TWI523636B - 取得臨床眼用高階光學像差之裝置與方法 - Google Patents

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布魯斯 皮克斯頓
約翰 葛瑞佛卡普
葛勞瑞 威勒比
魯塞爾 史鮑汀
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壯生和壯生視覺關懷公司
美國亞利桑那州大學董事會
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Description

取得臨床眼用高階光學像差之裝置與方法
本發明係關於客製化眼科矯正之最終處方的改善設計與方法。
本發明係關於客製化眼科矯正之最終處方的改善設計與方法。球柱矯正係為周知廣泛應用之技術。然而，客製化矯正不僅包括習知球柱矯正，亦包含如球面像差等高階像差之矯正，其中後者需要針對該主觀上可接受的最終處方達到更精確的判定。現有的像差測量裝置僅可量測客觀像差值，但無法產生最佳且主觀上可接受客製化眼科矯正之設計所需要的高階像差值。本發明提供之裝置及方法可改善客製化眼科矯正之處方，包括鏡片或外科手術方法。
本發明為一種裝置，其對於如球面像差等高階像差矯正進行可接受的主觀程度判定。其結果可用於設計客製化眼科矯正，包括鏡片或外科屈光手術，並包含球柱面折射誤差及如球面像差等高階像差之矯正。
在又一態樣中，該裝置包含放置於視覺路徑上之一對相配多項式板，其可導入特定受控量之像差。
在又一態樣中，該像差產生器係位於1X克卜勒式(Keplerian)折射望遠鏡之光圈(stop)，以達成眼部瞳孔與該產生器所導入的像差之有效連結。
在又一態樣中，係利用位於光學組件之瞳孔平面的相位片實現該像差產生器之作用。
在又一態樣中，係於光學組件之瞳孔平面的視覺路徑上導入眼用試驗鏡片。
在又一態樣中，該像差產生器包含一稜鏡組件或空氣間隔式鏡組件，以正立該光學組件產生之影像，從而保留被視物之方向。
在又一態樣中，係利用由二空氣間隔式鏡構成之潛望鏡組件，俾使光學組件視線與實驗對象之視線重疊。
在另一態樣中，係以一紅外線發光二極體(LED)照明系統照亮實驗對象之瞳孔，以便該裝置對準實驗對象之視線。
在又一態樣中，係將一分光器放置於光學組件物鏡之前方，俾便調整及追蹤實驗對象之瞳孔與望遠鏡間之對準狀態，以及瞳孔大小和實驗對象之視線。
在又一態樣中，一種用以設計及處方客製化眼科矯正之方法包括取得一病患之低階客觀球柱屈光處方、主觀球柱屈光處方、客觀高階像差、主觀高階像差，例如球面像差，設計並製造一包含上述測量結果之一者或全部的客製化眼用鏡片，以及將此鏡片配戴於病患眼部。
在另一態樣中一種用以設計及處方客製化眼科矯正之方法，包括取得一病患之低階客觀球柱屈光處方、主觀球柱屈光處方、客觀高階像差、主觀高階像差例如球面像差，設計一客製化外科手術資料，以及將此矯正以適合方式施用於眼部。
在又一態樣中，一種產生眼科矯正之方法包括以下步驟：取得低階球柱屈光資料、主觀高階屈光資料，以及產生一眼科矯正。
在又一態樣中，係將個人主觀高階像差資料納入高階部分之考量。
在又一態樣中，該個人主觀高階像差資料為多重檔案之平均值。
在又一態樣中，係將大族群之主觀高階像差資料納入高階部分之考量。
在又一態樣中，該主觀像差為旋向對稱。
在另一態樣中，該主觀像差為球面像差。
在另一態樣中，該主觀像差為非旋向對稱。
在另一態樣中，該主觀像差為彗形(coma)像差。
在另一態樣中，該主觀像差為三叉(trefoil)像差。
在另一態樣中，該主觀像差係利用一連續像差產生器所取得。
在另一態樣中，係將子族群之主觀高階像差資料納入高階部分之考量。
在又一態樣中，蒐集之資料包括主觀高階眼科矯正之程度、範圍、解析度與容許值。
在又一態樣中，一種方法係用以設計包括高階像差之主觀矯正的眼科矯正，該等方法係經編碼為諸指令，如機械指令，且程式化載入一電腦中。
本發明為一種裝置，其可優化客製化眼科矯正之設計，包括眼用鏡片、利用及處方該等鏡片之方法，以及藉由屈光手術之矯正。眼用鏡片矯正包括隱形眼鏡、光學眼鏡、眼內鏡片，以及嵌入或覆蓋鏡片。較佳的是，所述眼用鏡片為隱形眼鏡。較佳的是，所述眼用鏡片為客製化隱形眼鏡，其包含高階像差之主觀上優化值。屈光手術矯正包括Lasik、Lasek及PRK等等。
高階像差意如球面像差、彗形像差、三叉像差或其他不同於零階或一階像差(如球面及像散誤差)之像差。較佳的是，所述高階像差為球面像差。
光學組件或裝置意指一可對準之雙眼或單眼光學系統，其可看到位於特定遠近光學距離之目標，且可導入一可控制量之高階像差。
目前以各種測量提供眼科矯正所需之資料，以及配鏡處方及設計的依據。傳統球柱面屈光係採用視網膜鏡、如Nidek ARK-700A(Nidek Co.,Ltd.,Gamagori,Aichi,Japan)等電腦驗光機等等，產生病患之低階球柱面矯正處方元素。進一步加以主觀優化的方式是利用如Nidek RT-5100(Nidek Co.,Ltd.,Gamagori,Aichi,Japan)等驗光儀，產生球面度數、柱鏡度數及柱軸等習知低階值。更高階屈光校正係藉由一波前測量而得實施。眼部波前數據，係使用波前感測器，例如COAS(Wavefront Sciences Inc,Albuquerque N.M.)，從病患處收集。該波前數據一般以澤耐克(Zernike)多項式係數表示，但其亦可藉由指定之卡氏座標或極座標中的一組波前高度加以表示。指定澤耐克係數之較佳系統如ANSI Z80.28所揭露之OSA(美國光學學會)方法，該方法在此合併參照。
用來設計眼科矯正的方法可以個人鏡片之方式應用於個人或以大族群或子族群為對象加以平均。透過本方法取得之資料可包括主觀高階眼科矯正之程度、範圍、解析度及容許度。使用視網膜鏡、自動驗光儀或類似設備取得基本低階客觀屈光處方。使用驗光儀或類似設備取得低階主觀屈光處方。利用波前感應器或類似設備取得客觀高階像差，而利用本發明之裝置及方法取得主觀高階屈光。本發明之處方及提供客製化眼科矯正的方法，係將高階屈光元素之主觀接受度納入考量。
球面像差之定義如下：取得多種不同格式之眼部球面像差測量值。第一種格式係取自光學工程，其中像差為波或偏離一參考值之微米。第二種格式屬於眼科光學，其中像差被視為度數誤差(或為度數矯正)，以屈光度。兩種格式資料間之轉換可藉由半徑相依度數誤差表達(式1)完成：
其中r為未放大瞳孔半徑且W(r)為半徑相依波像差函數。代表球面像差之波像差函數可寫為r(式2)：
其中W 040 為球面像差之波前表達形式而r max 為最大鏡像伸長。結合上式與，波像差與球面像差之度數誤差表達間的關係可透過(式3)加以決定：
有時更適合將球面像差表達為與瞳孔半徑無關的數值。眼科光學中常以r max 2將(式4)度數誤差正規化：
式中單位皆為mm-3或D/mm2。利用此關係將本發明裝置取得之球面像差值，依據眼科換算，轉換為度數誤差。因此球面像差之單位為D/mm2。其他高階像差的光學工程性質與眼科性質間的類似關係亦可透過相同之方式建立。
該光學組件之目的在於產生連續變化且可控制的像差。Palusinski等人提出[21]側向移動可變像差板，此種像差產生技術發展自Luis W. Alvarez[26]之可變度數鏡片，亦即今日吾人所習知之「阿爾法茲鏡(Alvarez Lens)」。將一對相配之多項式板放置於光線路鏡。藉由以相反方向側移兩片板體，相對移動可對通過板體之波前產生如同微分之作用。Alvarez提出之多項式表面為第三階，移動時產生二階(離焦或度數)波前。Palusinski等人發現之通用方案描述產生所有第三階波前像差所需之表面。為產生球面像差，適當的多項式表面輪廓T(x,y)為第五階，且如式5所示：
其中k為放大係數。沿x移動相等且相反之a及-a量時，板體將產生波前像差W(x，y)如式6：
其中κ=2k(n-1)為已知設計之常數。從式(6)可件雖然主要產生者為所需之四階或球面像差波前，但二階波前(對應離焦及像散)亦隨之產生。這些額外像差被視為此像差產生方法之寄生產物，雖然可藉由適當系統設計降低至可接受程度，但卻無法完全消除。
目前有兩種方法可盡量降低此種寄生像差之產生，從而改善產生之球面像差波前的品質。第一種方法係基於W(x,y)之簡單比率評估，其中產生之四階像差(球面像差)與二階像差(離焦及像散)值於式(7)及式(8)進行比較：
以及
其中r 2 =x 2 +y 2 定義板上波前孔之徑向大小。從式(7)或(8)之比率比較，可知若孔的大小r較移動量a為大，則產生之球面像差將遠多於產生之寄生像差。事實上，在產生的寄生像差比例量快速降低前，r對a之比例並不需要很大，因為重要的是此比率的平方。
第二種減少寄生像差產生的方法係利用表面描述T(x,y)中的部分可得三次項來平衡二階波前像差。僅就式6，並無法得知應於各三次項添加之量。由於澤耐克多項式可確定此等三項式之適當值，因此利用澤耐克多項式的最小差異屬性進行分析。在此分析中，首先將表面T(x,y)轉換為一等效澤耐克表面，並移除所有五階以下者。由於產生的波前大致為表面描述之衍生，被移除的表面式所造成之波前對於整體波前變化僅會產生正向添加。藉由移除T(x,y)中的低階澤耐克式，結果表面移動時應產生僅留有最小殘餘寄生像差之四階波前。將表面轉回原始多項式形態，式(5)改寫為式(9)：
應注意式9中所增加者之效果在於防止寄生像差對側向移動之全體範圍產生影響。若需要不對稱之球面像差值範圍，或若對零球面像差值周圍之寄生像差的控制需高於對範圍邊緣像差的控制，則式9之立方式應隨之調整。
由於本裝置係配合入眼視力，球面像差矯正值之範圍應代表人口中觀察所得之球面像差值範圍。採用Porter等人對218眼的研究報告，5.7 mm瞳孔之平均測得球面像差為約Z4,0之+0.14 μm。將此轉換為6 mm瞳孔之波前像差式W040，則得人口平均為約+3.9波之λ=594 nm球面像差。同一研究中的誤差長條圖亦顯示平均值兩側的各別變化可多達3波。為提供一般人口之較大可變球面像差矯正範圍，此裝置應可產生多達7波之負球面像差至約2波之正球面像差。
另一種連續像差產生器包括兩片反轉之澤耐克板(Acosta and Bara,2005)。此種旋轉板的使用與上述之概念相仿，其中二相配之澤耐克表面相對於彼此旋轉時產生可變像差。由於旋轉較側向移動容易實行，因而此概念有其優點。旋轉板設計提供將非旋向對稱高階像差導入視覺系統的另一種方案。在另一態樣中，可以其他方式將像差導入光學組件，包括空間光調變器、菲涅爾板(Fresnel plate)、可調式光學裝置、變形鏡、數位微反射鏡裝置等等。
某些眼用裝置僅能提供良好的軸上表現，然對於欲使眼部以自然方式觀看環境之視覺裝置卻非有用之設計原理。為設計可作用於中等視野(±4°)的球面像差矯正器，必須將波前矯正直接映射於眼部瞳孔。此種做法可避免離軸波前誤差。一般普遍認為，對於一中等範圍之任何高階像差矯正而言，該眼部瞳孔之映射具有重大影響。
將球面像差矯正映射入眼部瞳孔最簡單的方式之一，是將像差產生器放置於如1X克卜勒式折射望遠鏡等光學組件之孔光圈，而使眼部位於望遠鏡之真實射出瞳孔eal exit pupil)處。由於像差產生器位在光圈，各角度光束皆將通過產生器中心。此望遠鏡可涵蓋±4°視野。各種視野妥善匯聚於射出瞳孔。因真實射出瞳孔位在望遠鏡之外，1X克卜勒鏡即足以達成眼部瞳孔與映射像差矯正間的連結。在另一實施例中，係使用克卜勒式折射望遠鏡以外之光學中繼系統。
可就此基本設計進行修改，以改善整體系統效能表現。望遠鏡之無色化與波前像差之減少可藉由適當鏡片設計技術加以達成，利用望遠鏡之多重表面為設計參數，並考量通過像差產生板之光學路徑。此外，由於克卜勒式折射望遠鏡產生的影像為倒影，若本裝置欲保留所視目標物之方向，則必須將影像正立。此目的通常可利用稜鏡組件達成，所需之稜鏡組件設計為標準雙眼式，但也可同為空氣間隔式反射鏡。影像正立系統中的四次反射通常伴隨視線偏離，亦可能伴隨瞳孔間距改變。此裝置係設計為儘可能完整保留實驗對象所視，是以潛望鏡結構中另以兩片鏡面使望遠鏡視線與實驗對象之視線重疊。
瞳孔大小亦與本發明有關。在此提供之實例係以自然瞳孔為主，照明條件維持不變。不使用任何造成瞳孔擴張之藥物。球面像差測量環境低照明度為最佳，因為瞳孔大小由於低度照明造成之擴大愈大，球面像差效果愈好。對視覺目標之照明保持在約48 lux。考量到視力表的大部分留白，此光度之觀看目標照明值就兩個目標物略有不同。透過本發明裝置之光傳導損失約50%，因而眼部所得之有效照明就視力表與照片分別為5.6 cd/m2及3.3 cd/m2。當採用Shack-Hartmann波前像差裝置時，對應調整光照，俾使客觀測量亦可於相仿之照明條件下進行。
上述條件下之自然瞳孔大小為5 mm至8 mm，任何球面像差比較必須以通常瞳孔直徑為基準。球面像差值之校正以6 mm瞳孔為準，由於所有受試者均採用相同之校正值，因此不需另行換算瞳孔大小。Shack-Hartmann測量提供便於比較之球面像差客觀測量，亦將相關資料組依比例調整使其符合6 mm瞳孔。
視需要，可利用如Keratron或Keratron Scout (Optikon 2000,Rome,Italy)等裝置蒐集病患角膜形貌(topography)資料。該等裝置功能係為解讀角膜多個環形圈影像之反射。該形貌資料(topographic data)可以多種格式呈現。該本發明之該較佳格式係將角膜描繪為一形貌高度地圖(elevation map)。此等形貌資料可用於訂製隱形眼鏡設計，係考量此種資料選擇以最適合之隱形眼鏡背面形狀。形貌資料亦可用於判斷視覺像差的來源為角膜或眼部內部。
在一較佳實施例中，客製化眼用鏡片之設計包括低階球柱模糊及如球面像差等高階像差兩者之主觀優化值。最終客製化眼用鏡片處方精確度之優化及改良，包括以上測量值中之一或多者。
依據觀看條件、調節及個人眼部特性的不同，球面像差對於視力的影響程度亦有所不同，但皆對於視網膜之清晰影像成形能力產生限制。雖然可進行客觀測量判斷眼部(包括球面像差)各種像差之程度，人類視覺系統中尚有其他因素足以影響「看到」的東西。因此，純粹基於眼部像差客觀測量的眼科矯正方法未必能改善視力。
本發明之裝置可讓使用者變更導入視覺系統之球面像差量。該裝置如圖1所示。使實驗對象透過該裝置觀看一視覺刺激物，並讓其調整球面像差，直到所見影像為最佳影像為止。在另一實施例中，使用者與檢驗者互動以利用心理物理問題判定最佳終點。此裝置之調整方式與使用者使用雙筒望遠鏡接目鏡觀看時，利用其焦距調整鈕達成最佳影像之方式相同。裝置之調整方式為轉動兩個測微計(每眼各一)，直到實驗對象感知道最佳視覺為止。
參照圖2，其為本發明裝置單側或單眼之光學路徑。像差量隨連續變化像差產生器(2)之機械平移而變化。所述產生器為透明相位片，其在光學路徑上之存在包括球面像差。每一眼之路徑需要兩片相位片。將兩片板體彼此相對側向平移，即可調整產生之球面像差量。向實驗對象提供適用之望遠鏡，以便其觀看位於特定距離處的標的物。望遠鏡(1)之物鏡與望遠鏡之接目鏡(6)分離。
像差產生器(2)產生之像差成像於眼部瞳孔(7)內。利用其他反射鏡或稜鏡(4、5)將影像轉正為原來位置。因此經由該裝置觀看之人可看到在其面前適當定向之相同畫面，只是影像已加上球面像差效果。使用此裝置之實驗對象旋轉測微計旋鈕(8)以變更導入系統之像差量。在另一實施例中，此可為電子連結，如搖桿、旋鈕等等。
每次測試前利用手動平移台(3)將裝置與實驗對象眼部調整對齊。對齊時，利用設於光學平台上之攝影機提升定位精確度，並以LED(9)照亮眼部以便攝影機攝影，以一LED照亮一眼。LED於近紅外線光譜區域內發光，較佳的是中心波長約865 nm，半峰全寬最大90 nm。對準後，關閉LED(9)，並將攝影機自平台上取下。測試中僅使用標準室內照明及/或掛圖或背景之受控照明。
在另一實施例中，一分光器將瞳孔影像傳送(以垂直於光學平面方向)至一永久攝影機系統(10)，以便持續監控瞳孔與系統學軸之相對位置。在此配置中，將攝影機之輸出呈現於一監視器，檢驗者調整系統對齊位置，俾使瞳孔中心正對監視器上所呈現的孔之中心，藉以對準系統中心。所述攝影機較佳的是包含如附有23 mm EFL校色Schneider濾鏡之PixeLink PL-B741EU-R攝影機的系統。此為130萬像素、單色紅外線加強之USB連線攝影機。
就像視力保健業者利用病患之主觀回應產生標準球柱處方，本發明之裝置為一種工具，用於取得回饋意見，其包括像差，例如球面像差如何影響一個人的視力，以及主觀偏好的矯正程度為何。本發明之裝置可供使用者觀看任何視覺刺激物並調整像差程度，直到感知最佳且最接受之影像為止。採用本發明之裝置及方法取得之球面像差主觀測量，可供整體視覺系統(包括大腦)之整體輸入用於決定何為「最佳視力」。
本發明之方法其實施方式可為紀錄從以本發明裝置所進行之測試及測量取得的資料。紀錄資料可為任何適用之格式，包括書面、編碼或以電子方式捕捉者。如此取得之像差資料可被轉換為可用以產生眼科矯正之格式。此矯正可包含局部度數輪廓、相位輪廓、垂度或高度輪廓資訊，且係用於產生所需之鏡片或驅光手術眼科矯正。可以此方法產生眼科矯正達成視力改善之目的。
本發明之方法係可藉由電腦可讀媒介上之電腦可讀編碼而具體實施。電腦可讀媒介係指可儲存數據之任何儲存裝置，其係可藉由電腦系統讀取。電腦可讀媒介之實例包含唯讀記憶體、隨機存取記憶體、光碟唯讀記憶體、數位視訊光碟、磁帶、光學數據儲存裝置。電腦可讀媒介係可分散至與網路相連接之電腦系統，使電腦可讀編碼以分散式儲存並執行。
本發明係可供作使用電腦程式與工程技術，包括電腦軟體、韌體、硬體或任一組合或子集。依據本發明，具有電腦可讀編碼，所產生之任何程式，可具體實施或供給一個或多個電腦可讀媒介，從而製造電腦程式產品，即製造物品(article of manufacture)。舉例來說，電腦可讀媒介係可以為固定(硬)碟、磁片、光碟、磁帶、諸如唯讀記憶體(ROM)之半導體記憶體等，或任何像是網際網路、溝通網路或連接之傳送/接收媒介。該包含電腦編碼之製造物品，係可藉由直接從單一媒介執行編碼使用/或產生，其係藉由從一媒介複製編碼至另一媒介，或從網路傳送編碼。
根據本發明之裝置亦可為一個或多個處理系統，包括但不限於中央處理器(CPU)、記憶體、儲存裝置、通信連結和裝置、伺服器、輸入/輸出裝置、或一至數個處理系統的次元件，該次元件包括軟體、韌體、硬體及其任一組合或子集，其係可具體實施請求項所載之發明。
使用者輸入端係可藉由鍵盤、滑鼠、筆、聲音、觸控螢幕，或任何其他人類能輸入數據至電腦內之方式接收，該方法包含透過其他應用程式。
電腦科學領於中熟習該項技藝者能將依上述內容創造之軟體與具有適當或特殊目的之電腦硬體結合，以創造可具體實施本發明之電腦系統或電腦次系統。
舉例來說，利用電腦可讀媒介上之電腦指令，產生上述之設計。依循上述方法之一而創造之設計，用於生產鏡片。較佳地，該鏡片係隱形眼鏡。製作軟式隱形眼鏡之例示材料，包含但不限於：矽膠彈性體、含矽巨分子，該含矽巨分子係包含但不限於，揭示於美國專利第5,371,147、5,314,960和5,057,578號(上述專利全部內容均作為本案之參考數據)者，以及水凝膠與矽凝膠，及其相似物與組合。更佳地，表層最好為矽氧烷，或具矽氧烷功能，包含但不限於：聚雙甲基矽氧烷巨分子、甲基丙烯醯氧矽氧烷、及其混合物、矽凝膠或水凝膠。範例材料包括但不限於阿夸菲康(aquafilcon)、依他菲康(etafilcon)、健菲康(genfilcon)、列能菲康(lenefilcon)、瑟內菲康(senefilcon)、巴拉菲康(balafilcon)、洛特菲康(lotrafilcon)、格里菲康(galyfilcon)或那拉菲康(narafilcon)。
鏡片材料的硬化能藉各種便利方法施實。舉例來說，材料可在鑄模內沉積、之後以熱能、輻射、化學物、電磁輻射等方式固化、及相似方式及組合。較佳地，造模為使用紫外線或可見光全部光譜。更具體來說，適合用於固化鏡片材料之精確條件與材料選擇和所要形成之鏡片種類有關。適當製程揭示於美國專利第4,495,313、4,680,336、4,889,664、5,039,459及5,540,410號，上述所列專利號整體均作為本案之參考資料。
本發明之隱形眼鏡能藉各種便利方法形成。一種此便利方法是使用車床製作模具嵌入物。模具嵌入物繼而用以造模。隨後，在模具之間放置一個合適之鏡片材料，接著壓縮並固化樹脂以組成本發明之鏡片。通常熟習該領域之技藝人士將會發現，任何其他已知之方法可用於生產本發明之鏡片。
實例 實例1：
針對14名對象進行實驗，以評估利用本發明裝置之主觀球面像差測量重複性。每位實驗對象共四梯次測量，每梯次間隔兩天。實驗對象年齡介於18至39歲之間，且不得患有眼部傳染病或接受藥物治療。由於採用之本發明裝置並不具備任何度數矯正裝置，實驗對象必須為自然或經球面隱形眼鏡矯正後之正常眼。實驗前以視力敏銳度檢查測試受試者，兩眼視力均須為20/20-2以上方能繼續進行實驗。使所有通過視力敏銳度篩選的實驗對象坐在亞利桑那大學(Jain,2006)的Shack-Hartmann視差儀前，測量其各眼之客觀波前。若實驗對象配戴隱形眼鏡，即以配戴狀況進行測量。若有嚴重度數誤差或像散之單眼或雙眼即不納入研究。
實驗對象年齡分布示於圖3，平均年齡為27歲。分析客觀Shack-Hartmann資料，可得各眼之習知球柱度數誤差及像散與固有球面像差。每位實驗對象於總共四梯次的每梯次中，各以本發明裝置進行24次測量。兩種目視標的分別為ETDRS視力檢查表(圖4)以及實景照片圖。兩種標的物提供多種空間頻率及對比程度，於距離實驗對象20呎處隨機替換。每種標的物重複測量三次，每次重複皆包含雙眼及單眼測量。各測量梯次中，實驗對象的任務為調整球面像差至通過本發明裝置所見之影像到達主觀察覺為最佳影像的程度。若可接受調整範圍較大，則指示實驗對象指出兩個影像劣化位置間的中心點。每一梯次中的測量順序為隨機排列，但皆包含相同的24種測量。實驗對象在七至十五天內於一天內之不同時段完成四個梯次。
每一眼接受四種測量條件：單眼配合視力檢查表、雙眼配合視力檢查表、單眼配合照片圖，以及雙眼配合照片圖。每一梯次中，在每種條件下取得三個測量值。之後計算每眼每種條件的12次測量的平均及標準偏差。排除平均中超過2標準偏差的資料點，再次就已縮減之資料組計算其平均及標準偏差。平均時採用11或全部12個資料點。依實驗對象區分之主觀測量結果顯示於圖5A、5B、5C及5D。在圖5中，左眼取得之資料為菱形，右眼資料則為方形。
四種條件之個別測量值示於表1。標準偏差值代表採用裝置之可重複性。表1指出平均使用者可重複選擇主觀球面像差矯正在0.03 D/mm2以內。受試對象之四種條件平均可重複性為0.031 D/mm2，標準偏差為0.015 D/mm2。部分實驗對象顯示較大偏差，實驗對象B之偏差尤其顯著。
圖6為24眼之單眼視力檢查表及單眼照片圖其作為客觀像差測量含數之主觀像差值。線性迴歸擬合顯示兩種測量值間之關聯極低。菱形代表經視力檢查表取得之資料，三角形代表以照片圖取得之資料。迴歸線坡度為-0.5，且被迫通過原點。
本發明裝置及Shack-Hartmann波前檢測器之測量結果，可用於判定特定眼部之理想淨球面像差。圖7為針對各實驗對象所計得之淨球面像差值。菱形代表視力檢查表資料，三角形代表照片圖資料。左眼資料為深色，右眼資料為淺色。由圖7明顯可知球面像差之客觀測量與主觀測量間存在有根本性的差異。顯見球面像差通用淨值或差異不但非零，甚至於各實驗對象差異極大。
在此裝置另一使用固定攝影機10的實施例中，主觀測量的變化性有所降低。針對平均年齡為35歲之二實驗對象進行研究，以評估球面像差測量的變化性。實驗對象並無眼部傳染病亦無用藥，且為自然正常眼者(無常態眼科矯正)。取得各實驗對象之客觀Shack-Hartmann資料，並測量傳統球柱度數誤差和像散及固有球面像差。實驗對象觀看相同之視覺刺激物(呈現於數位監視器之實景數位攝影畫面)，測量時均使用客觀Shack-Hartmann像差儀與本發明裝置。
本發明裝置之測量分別在有無使用攝影機對準系統之條件下進行。測量在數天中分梯次進行，每梯次紀錄三次球面像差主觀測量結果。
各實驗對象之測量值歸納於表2。標準偏差值代表所採用裝置之可重複性，經證實採用攝影機對準系統可大幅減少標準偏差。
圖8A及圖8B顯示取自二實驗對象之球面像差測量，兩者皆是以本發明之裝置配合客觀像差測量系統(Shack-Hartmann COAS像差分析儀)測得。正方形代表以本發明裝置取得之資料，菱形代表客觀Shack-Hartmann像差分析儀取得之資料。此案例如同上述實例，圖8A及8B明確指出像差分析儀的客觀測量值與本發明裝置的球面像差主觀測量值之間的差異。亦可明顯看出該主觀較佳球面像差並非為零。此外，明顯可見該主觀球面像差保持低於從客觀測量值所得之像差。從本實例及上述實例可知球面像差依據實驗對象之不同而異。
1．．．望遠鏡
2．．．像差產生器
3．．．手動平移台
4,5．．．反射鏡或稜鏡
6．．．接目鏡
7．．．眼部瞳孔
8．．．測微計旋鈕
9．．．LED
10．．．攝影機系統
圖1為一用以判定高階像差主觀值之裝置。
圖2為圖1裝置之概要圖，顯示該裝置中用以產生及判定高階像差主觀值之光學元件。
圖3為使用本發明裝置之臨床研究中，實驗對象資料依年齡分布之圖表。
圖4為視力檢查表。
圖5A為實驗對象以單眼經視力檢查表測得之主觀球面像差測量結果資料圖表。
圖5B為實驗對象以雙眼經視力檢查表測得之主觀球面像差測量結果資料圖表。
圖5C為實驗對象以單眼經照片場景測得之主觀球面像差測量結果資料圖表。
圖5D為實驗對象以雙眼經照片場景測得之主觀球面像差測量結果資料圖表。
圖6是作為客觀球面像差測量函數之主觀球面像差的圖表。
圖7為各實驗對象淨差值球面像差值資料圖表。
圖8A為一第一實驗對象之主觀球面像差與客觀球面像差測量值圖表。
圖8B為一第二實驗對象之主觀球面像差與客觀球面像差測量值圖表。

Claims (8)

  1. 一種用於取得一對象之眼部之視覺像差主觀測量值之裝置，其包含一可調整之像差產生光學組件，該像差產生光學組件於實驗之該對象之眼部之瞳孔平面導入受控程度之像差，該像差產生光學組件包含一對相配之多元板(polynomial plates)，設置於視覺路徑上，當其側向移動一校正量時，於眼球波前導入特定受控量之像差；一1X克卜勒式(Keplerian)折射望遠鏡，該望遠鏡具有一位於其外部的真實出射瞳(real exit pupil)，以達成該眼部之瞳孔與由該像差產生光學組件所導入的該像差之間之有效連結，及一調整裝置，係被配置以調整該像差，直到由該對象所見影像為最佳影像為止。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中係藉由利用位於該像差產生光學組件之該瞳孔平面的複數相位片產生像差。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其具有一眼科試驗鏡片接受器，可導入該像差產生光學組件之該瞳孔平面的視覺路徑上。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，更包含一稜鏡組件或空氣間隔式鏡組件，其係被用以使藉由該像差產生光學組件產生的一影像正立。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，更包含一由二空氣間隔式鏡組件組成之潛望鏡組件，其係被用以使該像差產生光學組件視線與該實驗對象視線重疊。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，更包含一紅外線發光二極體(LED)照明系統，其係被配置用以照亮該實驗對象之瞳孔，俾使該裝置可對準該實驗對象之視線。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，更包含一分光器，其係設置於該像差產生光學組件之該物鏡前方，以便調整及追蹤該實驗對象之瞳孔與該望遠鏡間的對準狀況，以及瞳孔大小和該實驗對象之視線。
  8. 一種利用如申請專利範圍第1項所述之裝置以測量並取得一病患之主觀高階像差的方法，其包含：a.觀看一目標；b.將該高階像差調整至一理想程度；c.記錄該像差程度；d.利用該記錄之資料以產生一眼科矯正。
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