[发明专利]循序波前传感器

说明书

技术领域

本发明是有关于一种循序波前传感器。

背景技术

波前传感器是用于测量一光束的波前形状的装置(例如参见US4141652)。在多数情况下，一波前传感器可测量一波前自一参考波前或一理想波前，像是一平面波前，的离开情形。一波前传感器可用来测量各种光学成影系统，像是人眼，的低阶与高阶偏差两者(参见J.Liang等人(1994)的「Objective measurement of the wave aberrations of the humaneye with the use of a Hartmann-Shack wave-front sensor」，J.Opt.Soc.Am.A 11，1949年-1957年；T.Dave(2004)的「Wavefront aberrometryPart 1：Current theories and concepts」，Optometry Today，2004年11月19日，第41-45页)。此外，一波前传感器亦可运用于调适性光学，其中可测量出经扭曲的波前，并且利用例如一像是可变形反射镜的光学波前补偿装置而按实时方式予以补偿。而此补偿作业的结果即为能够获得一锐利影像(例如参见US5777719)。

目前，多数为测量因人眼的偏差所设计的波前传感器为Shack-Hartmann型式，其中会将所测得波前按一平行格式同时地分割成多个子波前。此一传感器的基本组件包含一光源或输入光束、一微小透镜数组(称为小透镜数组)，以及一相机或是一些其它用以记录该小透镜数组所构成的光点影像的样式及位置(又称为中心点)的装置。

图1显示一用于人眼偏差测量作业的示范性现有技术Shack-Hartmann传感器。一般说来是会使用一SLD(超亮度二极管)102作为光源，并且透过人眼光学组件(包含角膜104及水晶透镜106)，将光线递送至网膜108上的一相当微小的区域处。而来自于该网膜108的散射光线横向经过该眼部的光学成影系统(包含该角膜104及该水晶透镜106)，并且自瞳孔浮现如一偏差波前110。为压制来自于该角膜104以及其它像是，除该网膜108以外，该水晶透镜106的光学接口的光线干扰，所输入的相当狭窄光束通常是被一第一偏光器112按一第一方向所偏光。给定经该网膜所散射的光线为远较去偏光，故通常是会以一第二正交分析器114按一第二正交偏光方向来测量该网膜散射光线。

可利用一其中含有一组透镜的中继光学系统，即如该116者，以将该偏差波前放大或去放大或仅传透在一小透镜数组118上。若该小透镜数组118是在一瞳孔共轭平面(该瞳孔的一影像平面)内，则在该小透镜平面处的波前将与在眼睛瞳孔处的波前形状等同，或者将为其一经放大或去放大的版本。接着，该小透镜数组118在该CCD相机120上构成出一点状影像数组。若该眼睛确为一完美光学系统，则在该小透镜数组平面处的波前会为完美平坦(即如由该虚线122所示者)，并且会由位于该小透镜数组的焦点平面处的CCD相机120记录下一均匀分布的影像点数组。

然另一方面，若该眼睛并非完美，则在该小透镜数组处的波前124将不再是完美地平坦，同时将具有不规则的弯曲形状。从而，该CCD相机120上的点状影像将会偏离于对应到无偏差情况下的位置。透过该CCD相机120上的影像点位置的数据处理，可决定出该眼睛的低阶及高阶偏差两者(例如参见J.Liang等人的「Objective measurement of the waveaberrations of the human eye with the use of a Hartmann-Shackwave-front sensor」，J.Opt.Soc.Am.A 11，1949-1957)。

波前传感器虽可测量出一光学成影系统的低阶及高阶偏差两者，然对于像是人眼的非静态成影系统而言，既已显示只有对应到自该眼睛的中央部分处所测量出的球形-圆柱误差的低阶偏差才会相当地一致(例如参见Ginis HS等人的「Variability of wavefront aberration measurements insmall pupil sizes using a clinical Shack-Hartmann aberrometer」，BMCOphthalmol，2004年2月，11；4：1)。