測量衍射透鏡的方法

2023-10-17 21:13:54

專利名稱：測量衍射透鏡的方法
測量衍射透鏡的方法
相關申請的交叉引用
本發明要求2007年7月31日提出的臨時專利申請No. 60/952,913的優; y又， 其名稱為"腿THOD OF MEASURING DIFFRACTIVE LENSES", ^4^P內 ^^bif過引用而併入。
姊領域
本發明通常涉及一種衍射目wt鏡，和一種測量衍射透鏡的光學棒法的方法。
背景技術：
衍射透m常^^]衍樸'區域"，其用不連續性來^lut波前。區域邊R
間的橫向分離和區域邊，的ibNHi^^且合在"^，以4更以可控制的方式4吏 光線改變方向。光波前本身在穿過衍射透鏡後通常是不連續的，與其中波前通 常是平滑並連續的傳統光學成像系統的情形不同。
傳統單焦點成像系統的光波前可以被用來確定由該系統產生的圖像的光學 特性。該波前可以被用來計算點擴散函數、調製傳遞函數、或者圖像質量的各 種其它度量。 一種可以被用來測量傳MJi鏡的波前的方法是Shack-Hartmann 系統，其中波前照射小透鏡陣列。穿過每個小透鏡的規^S'J焦點，並且如 ^r部波前被傾斜，則該聚焦點被橫向偏移一個距離，該距離^JJtM小透 鏡區域上的局部傾斜度。通itil種方法對於所有小透鏡測量波前的傾斜度，並 且該傾斜度^^且合以產生波前。這種方法擬艮多領域中^J^，並JLi^)M^目, 學中變得很普及，其可以用來測量人眼的波前質量。
當小透鏡陣列^t^來測量衍射透鏡時產生了問題，因為該方法只能夠測量 局部的波前傾斜度，並不能測量區域的光學不連續性，該光學不連續性是衍射 透鏡的特點。對於菲涅爾透,resnellens)存斜目似的局限性，菲涅爾透^X單 焦點透鏡，通it^軸向上移動透鏡表面而減小透鏡的物理^F、。這些移動可以在任意位置，並且可以對菲涅爾透鏡帶來任意的光學相M遲。透4^L任意位
置的表面傾斜度與原始透鏡的表面傾斜度相似，但是 I入了影響光學特性的相 位不遵錄性。
衍射透鏡的一個特定的目,學用it^作為目艮內透鏡。眼內透鉤"IOLs")在 白內障手術中被常^k^入患者的眼睛，用於4hf嘗當天生的晶狀^^皮移除時所
導致的損失的光學功能。術洽'目艮內透鏡，和其簡寫10L^M^發明中交^ft^以 說明^眼睛內部的透鏡，^f戈替A^的晶狀體，或者不論W的晶狀^^多除 與否用於增;^^見力。它們提供了用於^JE天生的眼睛的折射錯誤的光學能力。 很多不同類型的眼內透鏡用於治療不同情形以向患者提供仗正的視力。
衍射透鏡可以同時將絲衍射到幾個方向上，通常被稱為衍射級。在多焦 點目艮內透鏡中，兩個衍射級可以,M來向患者提供兩種光學能力 一個用於遠 視力， 一個用於近視力。這樣的衍射眼內透艦常被設計為具有"相加"能力， ^^供了遠焦點和近焦點之間的分隔。iM)這種方式，衍射IOL可以向患者提 ，距範圍上的視力。
當衍射IOL被椒眼睛內時，它以上i^斤描述的方式影響波前。利用小透 鏡陣列的測量受到波前的不連續性的影響。

發明內容
期望一種適於衍射透鏡的方法，以4M嘗由于波前不像傳統單焦點透鏡那樣 光滑和連續以及單個區域的局部傾斜度和衍射臺階處的不連續性影響光泉位置 的事實所引起的光學效應。
一些實施例描述了用於測量衍射透鏡的光學特性的系統和方法。在一些實 施例中，用於測量衍射透鏡的光學特性的方法可以測量具有環面或者非球面元 件的衍射透鏡。該方法包括^##射透鏡的波前的區域。衍射透鏡的波前具有 非連續性，並且該波前的樣本可能不足以測量真實的波前。例如，在目,學中，
^#通常包^向於穿過區域邊界的 #。 WM^可能需要某種^iil轉換。
一些實施例描述了用於測量眼內透4^(IOL)的光學特性的方法。 一些實施例 在本發明中揭示了提供用於測量衍射透鏡的光學特性的方法，包括將光線穿 過該衍射透鏡併到小透鏡陣列上，基於"^^被小透鏡陣列聚焦並且被傳感器檢 測的誠來測量衍射透鏡的一個或多個特性，並且調整測量結果以4M嘗測量系
統中的透鏡的衍射元件的預期光學特性。在一些實施例中，每個小透皿M 線的1分，並且衍射透4W有M—個小透鏡的至少一部分的區域邊界。在 一些實施例中，該方法進一步包括》嫩由每個小透皿焦的光泉的位置和用於 理想準直波前的光氛的位置，以確定該光泉的橫向移動。在一些實施例中，對 於由衍射結構引入的相^il ^^J^I:個小透鏡的波前的傅立葉變^M十
算該衍射結構的效應。在一些實施例中，通過》b^衍射透l^單焦點等^ii:鏡 兩者的測量值來決定修正值，來確定衍射結構的效應。在一些實施例中，該方
法進一步包^i只別才靜月光點或者雙光^並且調整小透鏡的局部傾斜度以^4單 焦點等^tit鏡。#^月光*或者雙光*的存絲示了透錄面的衍射部分的存在。 在一些實施例中，比較確定的衍射透鏡的一個或多個特性與衍射透鏡的一個或 多個預期棒性的步驟包括確定單焦點等^it鏡。在一些實施例中，確定單焦點 等效透鏡包括比較理^i十B和實驗室測量值。在一些實施例中，確定單焦點 等效透鏡包括比較理^ri十，和臨床測量值。在一些實施例中，該方法進一步 包括交叉校驗理"^i十雞、實驗室測量值和臨床測量值中的兩個或更多個。在 一些實施例中，該方法進一步包括分析波前的-^分。在一些實施例中，》嫩 確定的衍射透鏡的一個或多個特性與預期的衍射透鏡的一個或多個特性的步驟 包括基於透鏡設計來估計數據的理論失真并州嘗理論失真的估計值。在一些 實施例中，比較確定的衍射透鏡的一個或多#性與預期的衍射透鏡的一個或 多頓性的步驟包括計##絲小透鏡的近^^鏡區域以估計雙光吝、的量值。 本發明中揭示的一些實施例中給出了用於測量衍射透鏡的光學特性的方 法，包括傳輸賦穿過該衍射透鏡，其中，該衍射透鏡具有絲一個小透鏡 的至少""^分的區域邊界，^^被設計用於測量透鏡的光學特性的系統，基於 ^it鏡出射的城來測量衍射透鏡的一個或多個特性，計^f射透鏡的一個或 多個特性以確定該衍射透鏡的預期的一個或多個特性，比較確定的衍射透鏡一 個或多個棒f沐衍射透鏡的一個或多個理^i十Wo計^^UU來測量透微性 的系統的一個或多#性，測量被用來測量衍射透銜降性的系統的一個或多個 棒拄，並錄於與衍射透鏡的一個或多頓期特性的比較以朋於測量透微 性的系統的一個或多個特性，妙衍射透鏡的一個或多個特性的測量值。在一
些實施例中，測量衍射透鏡的一個或多^Nt性的步驟包拾測量衍射透鏡的球面 像差。
用於測量衍射透鏡的方法的實施例可以被用於菲涅爾透鏡、單焦點和多焦
點衍射透鏡以及其它區域透鏡，例如區域折射多焦點IOL。區域折射透鏡在區 域邊秋的光學相位可能沒有不連續性，並JL^要在波前的傾斜^Ji^變化。
結合下述說明和附圖，可以更好SJ^在本發明中揭示的實施例的其它目的 和優點。


結合下文中的*#^述並結合附圖可以更全面^解和揭示其中的優點， 該附圖中相同的附圖標^it常指代同樣的特徵並且其中 圖1和圖2示出了模型眼睛實施例的示意圖3示出了用於測量衍射眼內透鏡的光學特性的系統的一個實施例的示意
圖4示出了其中繪出了在具有小量離焦的模型眼睛中的透鏡的測量Zernike 值的LADARWav魂屏幕的示例；
圖5示出了具有4M PMMA角膜的透鏡的Zeraax⑧模型目崎的^^視圖； 圖6示出了用於透鏡的一個實施例的衍射表面輪廓的一個實施例，其中該
透鏡具有衍射區i缺連續區域；
圖7A和7B示出了光泉陣列的示例，該光存、陣列可以通過將絲穿過具有 矛汙射表面的透鏡而形成；
圖8示出了來自圖7A或7B的陣列的輸出的雙光泉的^示； 圖9示出了來自圖7A或7B的陣列的輸出的模糊光泉的表示；
圖10示出了對於雙光存、和單光存、的光強的》傲的圖形表示；
圖11示出了對於不同瞳孔直徑t嫩實驗室和臨床Zernike球面像差數據 (W40)的圖形表示；
圖12示出了對於透鏡的實驗室和臨床Zeraike球面像差值(W40)的t傲的 圖形表示；
圖13示出了與具有不同瞳孔直徑的衍射透鏡的計，湘tb^的模型眼睛測 量值的圖形表示；
圖14示出了對於衍射透鏡的一個實施例的波前的草圖15A、 B、 C示出了可^ic^於交叉校l^則量方法的實驗圖像光泉的^^視 圖；和
圖16示出了對於光^陣列的一個象限的計雞的^4視圖。
本發明揭示的內容容許樹44羊的修正和變形，其中的糾實施例通過附 圖和本發明中的^^述示出。但是，可以s)lf,其中的附圖和^ §述並不 是意於限制揭示於所揭示的特定內容，而是相M,本發明涵蓋所有的在由附 隨的^H要求所確定的本發明所揭示的樹申和範圍內的修正、等#變形。
M實施方式
衍射透鏡的測量方法和發明的系統以及其中^ft特^優點細節將參考下 文中的非限定性的實施例進行更全面地解釋。由於不^ft^發明在細節上變得
不清楚，因jH^略了;0^斤周知的船會材料、製作技術、組件^i殳備的描述。但 是，本領域淨^Mv員可以明白，細節的描#1沐的示例，用於揭示本發明的 M實施例，只是通過闡*出並且不局限於所闡述的方式。^^發明觀念所 涵蓋的範圍內的^t^陣的智"換、修正和附加對於;M頁域技木人員在閱讀本發 明後M而易見的。4^頁域技權員也可以理解處給出的附圖並不是按照實 際大小比例繪製。
如本發明中所使用的，"包括"、"包舍，、"具有"、"^，或者其它的形式， 只用於絲非唯一的包括。例如，步驟、項目、或者包括一列元件的器件並不
:、項目、或者包括一列元;的器件。進一步地:除非明確;己載有指的是相反
的，"或者，，指的是包含的或者不屬於唯一的。例如，',A或者B可以通過下 述其中之一滿足A是真的(或出現)並且B是假的(或者不出現)，A是假的(或者 不出現)並且B是真的(或出現)，和A和B都是真的(或者出現)。
另夕卜，本發明中給出的任一示例或者解釋不應被認為其中使用的任何詞語 或語句具有限定性的、起限制作用的、或者給出定義。而是，這些示例或者闡 述應被認為是關於一樹定實施例的描述並JLP、是描述而已。輛域技批員
句的範圍內。語言指示，例如非限定性示例和闡述包括，但是並不限於"例如"、 "種U來說"、"在一個實施例中"。
不同的實施例在附圖中給出，相同的附圖朽^#^#不同的圖中指代湘 同或者相關的部件。
本發明的一些實施例中給出了用於測量衍射透鏡的光學特性的系統和方
法。衍射透4^衍射區域之間具有區域邊界並且也可以具有非衍射區域。在一
些實施例中，波前測量可^來^H^^yt錄面的光學特性，並jJi些光學
特性可以^U J來"if^光學性育誠者識別圖^t量變化的^^原因。
具有衍射區域的透鏡可以位於一種用於測量透鏡的光學特性的系統中。光 源可以被導向透鏡，以及如果包括中繼透鏡的話，it^也可以穿過中繼透鏡。
可將結果與穿過具有非衍射表面的透鏡的旨i^目H^,以便確定衍射元件 的效果。本領域技^A員可以理解，這些教導可以相等地應用在其它的很多應
用中，例々—iLgit離開患者的視網膜的it^作為用於眼睛的波前測量的光源。 本發明的一些實施例中給出了用於測量衍射透鏡的光學特性的方法。在一
些實施例中，Hartmann-Shack系統可被用於測量透鏡的光學特性。對於使用 Hartmann-Shack系統來測量衍射透鏡的問題的一種方案可以絲於透鏡設計 來估計數據的理論失真，然後在系M^件中提供4hl嘗。在一些實施例中，對於 雙光點的失真的方向可以^Mj^光點本身來確定，因為波前的偏離方向就>^_該雙 光點的方向。在一些實施例中，對於雙光泉的失真的大小可以包^i十算近^it 鏡區域，該近^i^鏡區域將m陣列的該區域中的小透鏡。
用於測量衍射透鏡的光學特性的系統的一個實施例提供來自衍射透鏡的圖 像光泉。來自透明透鏡的光泉強度和衍射透鏡的光#、強度的比較可^fiUIJ來測量 光學棒性。計算雙光點的失真的方法的一個實施例可以包括用從計算的光泉強 yl分布確定的因子4M示定個汙射透鏡的光泉的橫向侮f多。
在一些實施例中，測量衍射透鏡的方法包^i十算每個小透^t的較亮光點 的移動效果，並對沿著每個才靜月光泉或者不清H^、的線的數據^P校正。
在一些實施例中，測量可以在實驗室中使用模型眼睛iMi行。在一些實施
例中，測量可在臨床應用中進行。在一些實施例中，測量可以在患者的真正眼 睛上進行。
多焦點衍射IOL的一個實例是ReSTOR⑧切趾衍射透鏡，由Alcon Laboratories, Inc. Fort Worth, Texas製造。該透鏡具有中心切趾衍射區域，其4皮 不具有衍射區域的區域所包圍。本領域技^A員可以理解，其它的單焦點或者
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多焦點衍射透鏡，包括目艮內透鏡，可以^^IM揭示的方法測量。
圖l和2示出了模型眼睛的實施例的示意圖。在一些實施例中，模型目喊 可用於才勤^^患者身上^^1衍射透鏡。如圖1中所示，該模型目喊可以樹以具 有平凸透鏡的角膜，因為這可以用具有準確像差船、j的PMMA製造得到。該 平凸角膜的平面可以作為溼單元(wet cell)的前窗口，在所i^顯單元中iU有 被測量的透鏡。透鏡的軸向位置可被設置為模型化*人眼的光學構成。在一 些實施例中，彎月形PMMA角膜也可以,M^^莫型目^fr中，例如在圖2中所 示。
測量透鏡的實施例可包辦'j作物^^型目喊iM^仿人眼。在一些實施例中， ^^莫型眼睛中^ J的角膜透鏡可以在金剛石旋轉車^Ji製造，具有被設計為給
出用於與通常AJ艮匹配的球面像差的Zernike係數的非球面性。在一些實施例 中，眼睛角膜的6 mm入曖上的Zernike rms球面像差可以為大約0.285微米。 角膜透鏡可以基於平均的患者角膜。該平凸角膜透鏡可具有11.445 mm的半徑 和2,0mm的厚度。該角膜的圓錐常數可以為0.5188。對於6mm瞳孑U水中)， 角膜的Zernike球面像差項的設計值可以為0.285 jim。
在一些實施例中，模型眼睛可以被設計和製造成使得其可以被目,波前測 量系統測量，例如LADARWav被系統。在一些實施例中，衍射透鏡32的位置 可以通過^f封莫型眼睛的理論ita追蹤以計算期望物理位置而確定。
圖3示出了用於測量衍射眼內透鏡的光學特性的系統的一個實施例的示意 圖。在一些實施例中，光源30可以是LED。在一些實施例中，可以通過將光 點絲到視網HJi來形絲源30。在一些實施例中，來自光源30的光可被眼內 透鏡32準直。在一些實施例中，透鏡32位於患者眼中，並JL^L網膜上的光 點^t的光可以通itit鏡32。與目rt中的透鏡32相關聯的波前的測量是期望 的。但是，貼近透鏡32詔衛;^則器可負沐問題。在一些實施例中，系統100可 以包括中繼系統(未示出)以實現與透鏡32相關聯的波前的檢測。
在一些實施例中，穿過眼內透鏡32傳,光線可穿過小透鏡38的陣列37。 與透鏡32相關聯的波前的一^分可i^J14^ 37中的每個小透鏡38。 P車列37 中的每個小透鏡38可將*小透鏡38的波前部*焦到傳感器36的平面上的 光泉。
在一些實施例中，小透鏡38和傳感器可以是Hartmann-Shack波前傳感器
36的一部分。在一些實施例中，小透鏡38的陣列37的局部傾斜度被確定並被 用絲過比較被每個小透鄉焦的光泉的位置和用於理想準直波前的光泉的位 置來重建波前，以確;Ut泉的橫向移動。ilS示了在^f在衍射臺階時對於小 透鏡的透鏡的局部傾斜度。當存在衍射臺階時，光存、的附加^^多被確;M)於透 鏡設計和測量儀器，並且^Ufl^li局部波前傾斜度，使^RJ^礎的單焦點
透鏡。波前的任何傾斜或者其它偏離可以被視作來自理想平面波的焦點的變化。 在一些實施例中，局部波前的傾斜可以被視作聚焦光點的橫向移動或偏移。其 它的可見差別可以被視為小透鏡陣列中的其它變化。
,M來測量光學波前的波前測量系鄉誠常期望波前是平滑和連續的。波前 的傾斜度的^^r波動可以不被記錄，其可以導致平均傾斜度值的鋂誤。
兩個通常的重建方法可以,M來重建波前。Zeraike擬合可包括將小透鏡 38的陣列37的局部傾斜度擬合為一組Zeraike多項式。在一些實施例中，如果 只^^]幾個Zernike項，則波前的更高階偏移可以被忽略。圖4中示出了其中 繪出了用於具有小量離焦的模型眼睛中的透鏡的測量Zernike值的 LADARWave⑧屏幕截圖的示例。LADARWav滯系統由Alcon Laboratories, Fort Worth, Texas製造。在一些實施例中，透鏡測量基於具有W40 Zernike球 面寸象差的透鏡。4^頁域技術人員可以理解，其它像差，例如，和三葉形(trefoil) 像差也可以被刑/K在圖4中的模型眼睛中被測量的單焦點IOL的示例中，球 面像差值為0.23賴沐。
球面像差對於透鏡偏心和透鏡傾斜相對不敏感，而其它Zeraike像差的其 它值可能對於透鏡位置更敏感。在一些情況下，模型目rt位置或者透鏡位置的 小變化可能引起Zernike項中的大的重新分布，因為它們4樣了個f生化波前的 最佳擬合。
光學光線追跡軟體可以被用來對於各種瞳孔直徑計算眼內透鏡32的 Zernike球面1象差。例如，可以4M Zemax Development Corporation, Bellevue， Washington的產品Zemax。在一些實施例中，可以在實驗室中^^I模型目崎來 測量Zernike球面像差。圖5示出了包含IOL的模型眼睛。
圖6示出了具有切趾衍射區域21和夕h^折射區域20的透鏡32的一個實施 例的衍射表面輪廓的示例。本領域技術人員可以理解，其它的衍射輪廓也是可 能的。在一些實施例中，具有如圖6中所示輪廓的透鏡32可以產生光存、陣列形
式的輸出。在一些實施例中，評價具有區域20的透鏡可以產生與由單焦點透鏡 產生的光點相似的光點的陣列。但是，具有不同衍射區域曲率和區域邊秋的 不連續性的透鏡32可以產生光泉陣列，該光泉P車列包括由於衍射區域或區^ii 將致的雙光泉、^#月光泉或其它變化。如圖6中所示，^MJt鏡32傾斜度^(微 米)的偏離可以相對於半徑區樹毫米)而變化。具有較大臺階的區域21可以裝 焦點提供更多的能量，而當波前傳播到焦點時4Nf射區域20可以M焦點提供 更多的能量。
圖7A和7B示出了光存、陣列的示例，該光存、陣列可以通過將M穿過具有 衍射表面的透鏡32而形A。圖7A示出了光^、陣列的一個實施例，該光泉陣列 ^Ji穿i^顯單元內的透鏡32的結果。圖7B示出了光泉陣列的一個實施例， 該光存、陣列;Ut線穿過模型眼睛內的透鏡32的結果。在圖7A和圖7B中，靠 近陣列中心部分處光泉:f^在，這可負^:因為透鏡32的位置在測量儀器上:M可 設置。在測量患者眼內透鏡32的實施例中，患者的頭部可能轉動，或者他們沒 有直接地看著光線，或者發生了其它原因導致透鏡32沒有居中。
在一些實施例中，計算透鏡32的預期特性可包括改變測量系統測量光泉位 置的方式。玉賄的Hartmann-Shack系統只能預期單個光存、，並JUt件可能丟 ^^可無^延絲者第^Ht存、的細節。在一些實施例中，^^W口圖3中所 示的系統湘似的系統測量的透鏡32可以產生具有雙光泉的陣列。圖8示出了來 自圖7A和7B的P車列的輸出的雙光泉的表示。雙光泉可肯bl^穿過具有衍射 表面的透鏡32的結杲。即使當波前不傾斜時，越過小透鏡38的不同位置處的 M之間的千涉可以引起雙光點，該雙光泉中的兩個光泉都不是形^^t應於 波前傾斜的位置處。該雙光泉可以與如圖9中所示的來自單焦點透鏡的單光長 相魄。
在一些實施例中，雙光泉的質心可以被用來確B點的橫向移動。在一些 實施例中，雙光泉中較亮的一個光^可以^^]來確^t泉的橫向移動。圖10示 出了對於雙光泉和單光^的光強的t誠的圖形表示。在一些實施例中，雙光泉 的光強度可導致具有兩個波峰的光強度曲線。在一些實施例中，與雙光泉相關 的較大的峰值的橫向移動可以被用來確^L泉的橫向移動。在一些實施例中， 雙光點的光強可以由代表雙光泉的質心的單光泉來^^。在一些實施例中，與 雙光吝、相關的質心的橫向移動可以被用來確^t泉的橫向移動。如圖10中所示,雙光泉的質心的橫向移動可能與雙光泉中較亮的一個光泉的橫向移動不同。
在確^A否基於為雙光泉計算的質心或者基於雙光泉中較亮的一個來測量 P車列上的光泉的橫向移動U，"單焦點等效"可以被計算。
單焦點等效透4f^:衍射結構被移除的透鏡。其具有與J^出透鉤underlying lens)的單焦點波前相同的像差。例如，如圖6中所示的衍射表面通常產生具有 與衍射表面相似的外觀的波前，並且^t播以產生位於遠焦點和近焦點的兩 個主圖像。該圖像M具有由^i^鏡的衍射效率變化導致的切趾成分，並且 這M影響圖像質量，儘管在比由於眼睛的像差的影響更逸復的水平。單焦點 等^if鏡可以單獨產生距離圖l^(distance iamge),具有對應於光學系統的總像 差的像差並JU殳有切處影響。
可以^^I每個小透鏡處的瞳孔函數的傅立葉變換計算;jM勤以小透鏡的成像 特性。
圖11示出了對於SA60AT和SN60WF單焦點IOL,不同瞳孔直徑的實驗 室和臨床Zernike球面像差數據(W40)的t嫩的圖形表示。數值之間具有M^的 一致性，儘管真實患者目艮睛的臨床數才極包括不是簡單的Zernike球面像差的 絲附加像差。
圖12相對於圖11增加了實驗室和臨^Jt值。這些是由LADARWave贈 為多焦點SA60D3 ReSTOR⑧眼內透鏡32的Zernike球面像差報告的數值。其 顯示了對於小瞳孔球面像差具有負值，儘管這並不是實際的情況。由 LADARwave系^艮告的夕N脈面像差可以由理論或實驗數據進^^hf嘗。
在一些實施例中，可以確定透鏡32的單焦點等效。在一些實施例中，透鏡 32的實驗室數值可以與理^ri十^W目》嫩。在一些實施例中，可以對於範圍從 3 mm到6 mm的瞳孔直徑，》b^ Zernike球面像差的LADARWavE⑧測量值 和理"^ri十，。從而可以決定具有衍射表面的透鏡32的理"i^十M或測量值。 圖13示出了對於具有範圍從3 mm到6 mm的樹瞳孔直徑的SA60D3衍射透 鏡，模型眼睛測量值與計^W目比較的圖形表示。在一些實施例中，對於範圍 從3 mm到6 mm的瞳孔直徑，Zernike球面像差的LADARWav魂測量^理 ^i十算值可以相互比較。理^i十M和測量數值之間的差異可以被用來調整數 據以反映單焦點等效值。
圖14示出了總結衍射透鏡32的測量值的波前的草圖。如圖14中所示，波1H"具有基礎曲線35。衍射透鏡32的基礎曲線35可以與單焦點透鏡的基礎曲 對目同或近々財目同。圖14進一步揭示了小透鏡，如上錄圖3中所示相關的小 透鏡38相對于波前的近AX^寸。在一些實施例中，小透鏡38的尺寸可以確定 波前的任何測量值的準確度。例如，如圖14中所示的小透鏡38的尺寸可以跨 越波前中的多於一個的臺階。利用本發明中揭示的實施例，可以對於衍射透鏡 32確定一個或多個光學棒性的測量值。
在一些實施例中，測量衍射眼內透鏡32的光學棒It包括交叉校a^個或多 個方法。在一些實施例中，實驗圖像光泉可以被產生並與由上述系統中生成的 圖像光泉相t嫩。圖15A、 15B和15C示出了可以淨M於上述交叉校臉測量方 法的實驗圖像光泉的^i^視圖。圖15A、 15B和15C示出了對於透鏡32前面的 0.4 mm直徑孑W聖的不同位置，溼單元內的ReSTOR⑧眼內透鏡32的圖像強度。 在一些實施例中，可以與LADARWav^小透鏡38產生圖像光^相似的方式來 產生實驗圖像尤泉。
在一些實施例中，測量衍射透鏡32的光學特性可以包^i十算波前的特性。 圖16示出了光泉陣列的一個象P艮的計算的^f見圖，並且可以對其它象P^ii行 複製。計算的光點夕卜觀可以^^]來確定在該小透鏡位置處波前的餘傾斜，並 且可以進份仏
在一些實施例中，可以對於衍射透鏡32來計算調製傳遞函I^(MTF)。在一 些實施例中，計算MTF等可以提糊汙射透鏡32的光學特性的期望測量值。單 焦點等^tit鏡的MTF可以祐月來^it鏡的總像差的光學^。
^4頁域技術人員可以理解，本發明中揭示的測量衍射透鏡的方法可以用於 可選擇的區域透鏡。進一步的，本發明中揭示的方法可以用於具有O衍射級的 透鏡，但是也可以應用於具有高衍射級的透鏡。例如，測量透鏡的方法可以包 ^^測量高級f汴射透鏡，其在波前的可視區^U^h於7-12的範圍內。
儘管已^此詳細^4笛述了本發明示出的實施例，應該理,itX是種'j 說明，並不肯^0^釋為具有限定意義。因此，進一步可以理解，實施例和附加 實施例中的大量的細節變化也;l^然的，是可以由^域技^A員^^本發明 中的描述作出的。可以預期在附隨的權矛決求的範圍內的所有變4沐額外的實 施例。
權利要求
1. 一種測量衍射透鏡的光學特性的方法，包括傳輸光線穿過該衍射透鏡併到小透鏡的陣列上，其中，每個小透鏡接收一部分光線，並且其中，衍射透鏡具有覆蓋一個小透鏡的至少一部分的區域邊界；基於一般被小透鏡的陣列聚焦並被傳感器檢測的光線，來測量衍射透鏡的一個或多個特性；調整測量結果以補償測量系統中的透鏡的衍射部件的預期光學特性。
2. 如4W涹求1所述的方法，其中，對於由衍射結構引入的相^4，使 用i^^每個小透鏡的波前的傅立葉變^M十^^射結構的^。
3. 如權利要求l所述的方法，進一步包括t誠由每個小透微焦的光泉 的位置和對於理想準直波前的光泉的位置，以決M泉的橫向移動。
4. 如權利要求3所述的方法，其中，通過》b^衍射透錄單焦點等^i^鏡 兩者的測量^IL^確定^"正值，來確定f汁射結構的^。
5. 如權矛決求l所述的方法，進一步包括識別才辯月光點或雙光點，其中，才辯月光點或雙光泉的存在指示透錄面的 矛汙射部分的存在；以及調整小透鏡的局部傾斜度以代表單焦點等^i^鏡。
6. 如^U'J要求1所述的方法，其中，tb^確定的衍射透鏡的一個或多^t 性與衍射透鏡的一個或多頓期棒性的步驟包括確定單焦點等^it鏡。
7. ^4又矛j^求6所述的方法，其中，確定單焦點等^it鏡包括》b^理論計，和實驗室測量值。
8. 如權利要求6所述的方法，其中，確定單焦點等^tit鏡包括tb^理論計，和臨床測量值。
9. 如權利要求l所述的方法，進一步包括通過tb^理^i十勒t、實驗室 測量值與臨顏'J量值中的兩個或更多個來確定最佳調整。
10. 如權利要求l所述的方法，進一步包括分析波前的一部分。
11. 如權利要求1所述的方法，其中tb^確定的衍射透鏡的一個或多^ft 性與衍射透鏡的一個或多頓期特性的步驟包拾基於透鏡設計來估計數據的理論失真；和 稀理論失真的估計值。
12. 如權利要求1所述的方法，其中，比較確定的衍射透鏡的一個或多個 特性與衍射透鏡的一個或多個預期特性的步驟包括計^#;^小透鏡的近似 透鏡區域以估計雙光泉的大小。
13. ^^U'J^求1所述的方法，其中，小透4t^有小，測量的衍射區域 的直徑。
14. 如權禾，決求1所述的方法，其中，小透鏡具有大fi皮測量的衍射區域 的直徑。
15. —種測量衍射透鏡的光學棒t生的方法，包括傳輸光線穿過該衍射透鏡，其中，該衍射透^"有^A—個小透鏡的至少 -^分的區域*;4M被設計用於測量透鏡的光學特性的系統，基於^MJf鏡出射的it^來測 量衍射透鏡的一個或多#性；計算衍射透鏡的一個或多個特性以確定該衍射透鏡的一個或多個預期特性；比較確定的衍射透鏡的一個或多個特性和衍射透鏡的一個或多個理論計算值；計算^UD來測量透銜陣性的系統的一個或多—f爭性；測J^UU來測量衍射透鏡的特性的系統的一個或多*性；以及基於與衍射透鏡的一個或多頓期棒f生的比較和用於測量透麟性的系統的一個或多個特性，^it衍射透鏡的一個或多錯性的測量值。
16. 如權利要求15所述的方法，其中，測量衍射透鏡的一個或多—陣性包 括測f:l;t射it鏡的球面4象差。
全文摘要
一種測量多焦點眼科透鏡的光學特性的方法。準直光束穿過眼科透鏡併到小透鏡的陣列上。從小透鏡的陣列出射的光線被傳感器檢測。模糊光點和/或雙光點可代表波前的衍射區。光點的質心或者雙光點中較亮的一個可以被用來確定光點的橫向位置。理論計算值、實驗室測量值、臨床測量值以及實驗圖像光點可以被產生、比較並且交叉校驗以確定單焦點等效透鏡。MTF可被用來評估並比較衍射透鏡和單焦點等效透鏡。
文檔編號G01M11/02GK101393075SQ20081017694
公開日2009年3月25日 申請日期2008年7月31日 優先權日2007年7月31日
發明者M·J·辛普森 申請人:愛爾康研究有限公司