CN101803906A - 自动离焦补偿人眼像差哈特曼测量仪 - Google Patents

Abstract

一种自动离焦补偿人眼像差哈特曼测量仪由光源、光束滤波系统、光束匹配系统、孔径分割元件、光电探测器、计算机系统和由人眼支架与前组调焦物镜构成的固定部分组成。计算机系统包含自动离焦补偿系统，自动离焦补偿系统由离焦调节控制模块和图像分析控制模块构成；孔径分割元件和光电探测器构成哈特曼波前传感器；除固定部分和计算机系统外，其它部分放置在测量仪的壳体内构成可前后平移的移动部分。调焦操作通过移动部分相对于固定部分的前后移动实现。离焦调节控制模块采集不同位置的哈特曼光斑图像；图像分析控制模块分析哈特曼光斑的几何特征确定最佳离焦补偿量，实现对待测人眼的自动离焦补偿，在此基础上像差测量仪完成人眼像差的测量。

Description

自动离焦补偿人眼像差哈特曼测量仪

技术领域

本发明涉及一种自动离焦补偿人眼像差哈特曼测量仪。

背景技术

人眼高阶像差的研究已经成为国际视光学研究的重点，人眼高阶像差的测量也成为国际眼科检测的发展趋势。中科院光电技术研究所研制的人眼像差哈特曼测量仪(以下简称像差测量仪)实现了活体人眼高阶像差的准确测量(相关成果已获得专利授权公告号CN 2683020Y、CN 2683021Y、CN 2698271Y和CN 2698270Y；以及专利公开号CN1601231A)，此后中科院光电技术研究所进一步完成了可诱导人眼自主调节的动态像差测量仪的研发(A wavefront aberrometer for dynamic high-order aberrationmeasurement，Optik，in press，2009)。

由于人眼像差中离焦分量占据很大比重，严重影响着哈特曼波前传感器测得的光斑质量，因此像差测量仪在测量人眼高阶像差前，需要通过内部调焦系统对待测人眼的大部分离焦进行补偿，使信标光能够在眼底视网膜形成汇聚光斑，才能完成后续哈特曼波前传感器准确测量人眼像差。但是目前研制的像差测量仪不能实现人眼离焦自动补偿，只能通过操作人员交互式的观察哈特曼光斑手动完成离焦调节，对操作人员的熟练性和受试者配合程度都有较高要求，在实际运用中存在很多局限，影响了像差测量仪的实用性和准确性。

本发明有效解决了现有像差测量仪不能自动补偿人眼像差离焦的缺陷。通过在现有像差测量仪平台上引入离焦调节控制模块和图像分析控制模块，构成自动离焦补偿系统，从而实现人眼离焦自动补偿，并确保后续哈特曼波前传感器能测得离焦补偿后人眼像差中包含的剩余离焦量和其它像差分量。

发明内容

本发明解决的技术问题：克服现有像差测量仪的不足，在不增加设备结构复杂性的前提下有效实现人眼像差自动离焦补偿，确保哈特曼波前传感器能准确测得人眼像差，提高像差测量仪的实用性和测量精度。

本发明技术的解决方案：

自动离焦补偿人眼像差哈特曼测量仪，其特征在于包括：近红外发光二极管、第一分光镜、瞳孔成像物镜、瞳孔相机、前组调焦物镜、后组调焦物镜、第二分光镜、第三分光镜、口径匹配系统、第一反光镜、旋转信标装置、信标光直准系统、LD半导体激光器、目标系统、小孔光阑、计算机系统和哈特曼波前传感器；计算机系统包含自动离焦补偿系统，其中自动离焦补偿系统由离焦调节控制模块和图像分析控制模块构成；哈特曼波前传感器由孔径分割元件和光电探测器构成；后组调焦物镜、第二分光镜、第三分光镜、口径匹配系统、第一反光镜、旋转信标装置、信标光直准系统、LD半导体激光器、目标系统、小孔光阑和哈特曼波前传感器放置在测量仪的壳体内构成可以在水平方向上前后平移的移动部分，所述移动部分由计算机系统控制步进电机搭载在导轨上前后平移；近红外发光二极管照明待测人眼，通过第一分光镜反射，由瞳孔成像物镜将待测量人眼瞳孔成像在瞳孔相机上，再将瞳孔相机输出的视频信号在计算机系统上显示；调整测量仪的位置，使待测人眼瞳孔中心位于测量仪光轴中心，再由被测量者用眼睛通过第一分光镜、前组调焦物镜、后组调焦物镜、第二分光镜、第三分光镜观察目标系统中出现的一个无穷远处的目标；完成对准后，LD半导体激光器发出的信标光，由信标光准直系统进行准直、扩束，经旋转信标装置、第一反射镜反射后，再经第二分光镜反射，透过前组调焦物镜、后组调焦物镜、第一分光镜，进入待测人眼，待测人眼眼底散射的信标光透过第一分光镜、前组调焦物镜、后组调焦物镜，再透过第二分光镜，经第三分光镜反射，进入口径匹配系统，出射光进入哈特曼波前传感器，哈特曼波前传感器中光电探测器采集的视频信号输入计算机系统；完成光路调整操作后，自动离焦补偿系统的离焦调节控制模块控制步进电机搭载移动部分在导轨上从最大正离焦补偿位置以等间距方式平移至最大负离焦补偿位置，并通过哈特曼波前传感器中的光电探测器采集移动部分位于不同调焦位置时对应的哈特曼波前传感器光斑图像序列，即对待测人眼实施不同离焦补偿量；完成光斑图像序列采集后，自动离焦补偿系统的图像分析控制模块通过光斑质量评价算法确定最佳光斑图像，根据最佳光斑图像在图像序列中的位置计算最佳离焦补偿量，即自动离焦补偿系统补偿的离焦量，并控制步进电机搭载移动部分平移至最佳离焦补偿量对应的导轨位置，实现对待测人眼的自动离焦补偿。

所述的孔径分割元件可以为微透镜阵列，或微棱镜阵列；当孔径分割元件为微透镜阵列时，光电探测器件位于微透镜阵列焦面上；当为微棱镜阵列时，在微棱镜阵列后面还加有傅立叶透镜，傅立叶透镜紧靠微棱镜阵列，光电探测器件位于傅立叶透镜的焦面上。所述的光电探测器既可以是CCD相机、CMOS相机，也可以是位置敏感器阵列。

本发明与现有技术相比的优点：现有的手动离焦调节工作模式的像差测量仪对操作人员熟练性以及受试者的配合程度要求较高，并且无法保证离焦补偿结果的好坏，影响了像差测量仪的实用性和准确性。本发明自动离焦补偿使得像差测量仪的实用性得到有效改善，并且保证了离焦补偿结果稳定可靠，提高了像差测量仪对人眼像差的测量精度。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为光斑似圆度检测示意图。

具体实施方式

如图1所示，自动离焦补偿人眼像差哈特曼测量仪包括：近红外发光二极管2、第一分光镜3、瞳孔成像物镜4、瞳孔相机5、前组调焦物镜6、后组调焦物镜7、第二分光镜8、第三分光镜9、口径匹配系统10、第一反光镜11、旋转信标装置12、信标光直准系统13、LD半导体激光器14、目标系统15、小孔光阑16、计算机系统17和哈特曼波前传感器18，其中计算机系统17包含自动离焦补偿系统，自动离焦补偿系统由离焦调节控制模块和图像分析控制模块构成；哈特曼波前传感器由孔径分割元件和光电探测器构成；后组调焦物镜7、第二分光镜8、第三分光镜9、口径匹配系统10、第一反光镜11、旋转信标装置12、信标光直准系统13、LD半导体激光器14、目标系统15、小孔光阑16和哈特曼波前传感器18放置在测量仪的壳体内构成可以在水平方向上前后平移的移动部分；移动部分由计算机系统17控制步进电机搭载在导轨上前后平移。

本发明的工作过程为：近红外发光二极管2照明待测人眼1，通过第一分光镜3反射，由瞳孔成像物镜4将待测量人眼1瞳孔成像在瞳孔相机5上，再将瞳孔相机5输出的视频信号在计算机系统17上显示；调整测量仪的位置，使待测人眼1瞳孔中心位于测量仪光轴中心，再由被测量者用眼睛通过第一分光镜3、前组调焦物镜6、后组调焦物镜7、第二分光镜8、第三分光镜9观察目标系统15中出现的一个无穷远处的目标；完成对准后，LD半导体激光器14发出的信标光，由信标光准直系统13进行准直、扩束，经旋转信标装置12、第一反射镜11反射后，再经第二光镜8反射，透过前组调焦物镜6、后组调焦物镜7、第一分光镜3，进入待测人眼1，待测人眼1眼底散射的信标光透过第一分光镜3、前组调焦物镜6、后组调焦物镜7，再透过第二分光镜8，经第三分光镜9反射，进入口径匹配系统10，出射光进入哈特曼波前传感器18，哈特曼波前传感器18中光电探测器采集的视频信号输入计算机系统17；完成光路调整操作后，自动离焦补偿系统的离焦调节控制模块控制步进电机搭载移动部分在导轨上从最大负离焦补偿位置以等间距方式平移至最大正离焦补偿位置，并通过哈特曼波前传感器18中的光电探测器采集移动部分位于不同调焦位置时对应的哈特曼波前传感器光斑图像序列，即对待测人眼实施不同离焦补偿量；完成光斑图像序列采集后，自动离焦补偿系统的图像分析控制模块通过光斑质量评价算法确定最佳光斑图像，根据最佳光斑图像在图像序列中的序号计算最佳离焦补偿量，即自动离焦补偿系统补偿的离焦量，并控制步进电机搭载移动部分平移至最佳离焦补偿量对应的导轨位置，实现对待测人眼的自动离焦补偿；自动离焦补偿完成后，哈特曼波前传感器18采集光斑图像并输入计算机系统17中计算待测人眼1经过离焦补偿后剩余的人眼像差；而待测人眼总的离焦量即屈光度由自动离焦补偿系统补偿的离焦量和哈特曼测得的剩余离焦量相加计算。

本发明中自动离焦补偿系统的图像分析控制模块通过光斑质量评价算法确定最佳光斑图像，根据最佳光斑图像在图像序列中的序号计算最佳离焦补偿量的过程为：

图像分析控制模块中图像评价算法对光斑质量的评价由以下三个评价指标构成：(1)哈特曼波前传感器光斑质心相对于哈特曼波前传感器子孔径中心的偏移程度；光斑质心越靠近子孔径中心，该评价指标判断光斑质量越好；(2)以哈特曼波前传感器光斑质心为中心的小区域占据的能量与对应哈特曼子孔径中总能量的比值；小区域占据子孔径的能量越大，该评价指标判断光斑质量越好；(3)哈特曼波前传感器光斑形态的似圆度(即接近圆形的程度)；光斑形态越接近圆形，该评价指标判断光斑质量越好。以上三个评价指标的数学表达如下：

(1)哈特曼波前传感器光斑质心相对于哈特曼波前传感器子孔径中心的偏移程度，通过归一化的欧式距离表达：

$D=\sqrt{\frac{{(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2}{{(m/2)}^2+{(n/2)}^2}}---\left(1\right)$

其中，m和m是子孔径的长和宽；(x₀，y₀)是子孔径中心；(x，y)是光斑质心，计算方式如下：

$x=\frac{\underset{(i,j)\∈W_{m,n}}{\mathrm{\Σ}}{x}_{i,j}\·I_{i,j}}{\underset{(i,j)\∈W_{m,n}}{\mathrm{\Σ}}{I}_{i,j}},$ $y=\frac{\underset{(i,j)\∈W_{m,n}}{\mathrm{\Σ}}{y}_{i,j}\·I_{i,j}}{\underset{(i,j)\∈W_{m,n}}{\mathrm{\Σ}}{I}_{i,j}}---\left(2\right)$

其中，W_m，n是子孔径中像素坐标集合；(i，j)是子孔径中像素坐标；I_i，j是对应像素的光强；(x_i，j，y_i，j)是第(i，j)个像素的x坐标和y坐标。

(2)以哈特曼波前传感器光斑质心为中心的小区域占据的能量与对应哈特曼子孔径中总能量的比值，定义如下：

$E=\frac{\underset{(x,y)\∈W_{s,t}}{\mathrm{\Σ}}{I}_{x,y}}{\underset{(i,j)\∈W_{m,n}}{\mathrm{\Σ}}{I}_{i,j}}---\left(3\right)$

其中，s和t是以光斑质心(x，y)为中心的小区域W_s，t的长和宽。

(3)哈特曼波前传感器光斑形态的似圆度，即接近圆形的程度，定义如下：

$S=\frac{\underset{i\∈\stackrel{\‾}{\mathrm{\η}}}{\mathrm{Max}}\left\{R_i\right\}}{\underset{i\∈\stackrel{\‾}{\mathrm{\η}}}{\mathrm{Min}}\left\{R_i\right\}}---\left(4\right)$

其中，η是以质心为中心的八个检测方向；R_i是检测方向上像素点光强总和，计算方式如下：

$R_i=\underset{x,y\∈W_i}{\mathrm{\Σ}}{I}_{x,y}---\left(5\right)$

其中，W_i是该方向上像素坐标集合。

获得以上三个评价指标数学表达后，图像评价算法确定最佳光斑图像的具体过程如下：首先根据以上三个评价指标，计算光斑图像中每个哈特曼子孔径所包含的光斑对应的质量评价值，然后将所有子孔径中光斑质量的评价值求和，作为哈特曼光斑图像质量的判别值。哈特曼光斑图像质量判别式定义如下：

$P\left(I_{i,j}\right)=\underset{n\∈N}{\mathrm{\Σ}}(\cos (D_n\×\frac{\mathrm{\π}}{2})+E_n+S_n-1.5)---\left(6\right)$

其中，N是哈特曼子孔径阵列数目；判别值P(I_i，j)取值越大，算法判断光斑图像质量越好。

根据最佳光斑图像在图像序列中的序号计算最佳离焦补偿量的具体过程如下：初始时刻移动部分位于最大正离焦补偿位置，即图像序列中第一帧图像对应最大正离焦补偿量，然后焦调节控制模块控制步进电机搭载移动部分在导轨上从最大正离焦补偿位置以等间距方式平移至最大负离焦补偿位置，因此相邻两帧图像之间具有相同间距的离焦量；通过哈特曼光斑图像质量判别式(6)计算图像序列中每帧图像的判别值P(I_i，j)，通过比较每帧图像的判别值，找到具有最大判别值的最佳光斑图像，同时获得最佳光斑图像对应的序号，最佳离焦补偿量计算公式如下：

$f=F-\frac{n}{N}\×\mathrm{\Δf}---\left(7\right)$

其中，F是最大正离焦补偿量；Δf是相邻两帧图像之间离焦量的间距；N是哈特曼波前传感器光电探测器采集的光斑图像总帧数；n是最佳光斑图像在图像序列中的序号。

本发明的哈特曼波前传感器18的工作原理为：入射光束经孔径分割元件，在其焦面上形成一个光斑阵列，整个光束孔径被均匀分割。保存标准平面波入射产生的光斑阵列作为标定数据。当具有一定像差的波前入射时，各个孔径分割元件上的局部波前倾斜将引起其焦面上的光斑位置发生偏移。通过测量光斑位置移动的斜率可以求得相应的人眼波前像差和对应的泽尼克系数，从而给出人眼像差的特性。

光电探测器件接收到的光斑信号可通过计算机进行处理，采用质心算法：由公式(8)计算每个子孔径中光斑质心的位置(x_i，y_i)，探测全孔径的波面误差信息：

$x_i=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{n,m}\·I_{n,m}}{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{n,m}},$ $y_i=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{y}_{n,m}\·I_{n,m}}{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{n,m}}---\left(8\right)$

式中，n＝1～N，m＝1～M为子孔径映射到光电探测器件上对应的像素区域，I_n，m是光电探测器件上第(n，m)个像素接收到的信号，(x_n，m，y_n，m)分别为第(n，m)个像素的x坐标和y坐标。

再根据公式(9)计算入射波前的波前斜率(g_x，i，g_y，i)：

$g_{x,i}=\frac{\mathrm{\Δx}}{\mathrm{\λ}\·f}=\frac{x_i-x_0}{\mathrm{\λ}\·f},$ $g_{y,i}=\frac{\mathrm{\Δx}}{\mathrm{\λ}\·f}=\frac{y_i-y_0}{\mathrm{\λ}\·f}---\left(9\right)$

式中，(x₀，y₀)为标准平面波标定哈特曼传感器获得的光斑中心基准位置；哈特曼传感器18探测波前畸变时，光斑中心偏移到(x_i，y_i)，完成哈特曼波前传感器18对信号的检测。

哈特曼波前传感器18中的孔径分割元件为微透镜阵列，或微棱镜阵列；当孔径分割元件为微透镜阵列时，光电探测器件位于微透镜阵列焦面上；当为微棱镜阵列时，在微棱镜阵列后面还加有傅立叶透镜，傅立叶透镜紧靠微棱镜阵列，光电探测器件位于傅立叶透镜的焦面上。

光电探测器既可以是CCD相机、CMOS相机，也可以是位置敏感器阵列；小孔光阑16的尺寸小于2个毫米；旋转信标装置12中有一绕仪器光轴旋转的光阑，该光阑具有偏轴小孔，当信标光通过被测人眼瞳孔的多个不同位置时起到平均光强的作用(专利授权公告号CN 2683020Y)；LD半导体激光器14既可以是激光二极管(Laser diode)，也可以是超辐射发光二极管(Superluminescent diode)。

Claims (4)

1.自动离焦补偿人眼像差哈特曼测量仪，其特征在于包括：近红外发光二极管2、第一分光镜3、瞳孔成像物镜4、瞳孔相机5、前组调焦物镜6、后组调焦物镜7、第二分光镜8、第三分光镜9、口径匹配系统10、第一反光镜11、旋转信标装置12、信标光直准系统13、LD半导体激光器14、目标系统15、小孔光阑16、计算机系统17和哈特曼波前传感器18；计算机系统17包含自动离焦补偿系统，其中自动离焦补偿系统由离焦调节控制模块和图像分析控制模块构成；哈特曼波前传感器由孔径分割元件和光电探测器构成；后组调焦物镜7、第二分光镜8、第三分光镜9、口径匹配系统10、第一反光镜11、旋转信标装置12、信标光直准系统13、LD半导体激光器14、目标系统15、小孔光阑16和哈特曼波前传感器18放置在测量仪的壳体内构成可以在水平方向上前后平移的移动部分，所述移动部分由计算机系统17控制步进电机搭载在导轨上前后平移；近红外发光二极管2照明待测人眼1，通过第一分光镜3反射，由瞳孔成像物镜4将待测量人眼1瞳孔成像在瞳孔相机5上，再将瞳孔相机5输出的视频信号在计算机系统17上显示；调整测量仪的位置，使待测人眼1瞳孔中心位于测量仪光轴中心，再由被测量者用眼睛通过第一分光镜3、前组调焦物镜6、后组调焦物镜7、第二分光镜8、第三分光镜9观察目标系统15中出现的一个无穷远处的目标；完成对准后，LD半导体激光器14发出的信标光，由信标光准直系统13进行准直、扩束，经旋转信标装置12、第一反射镜11反射后，再经第二分光镜8反射，透过前组调焦物镜6、后组调焦物镜7、第一分光镜3，进入待测人眼1，待测人眼1眼底散射的信标光透过第一分光镜3、前组调焦物镜6、后组调焦物镜7，再透过第二分光镜8，经第三分光镜9反射，进入口径匹配系统10，出射光进入哈特曼波前传感器18，哈特曼波前传感器18中光电探测器采集的视频信号输入计算机系统17；完成光路调整操作后，自动离焦补偿系统的离焦调节控制模块控制步进电机搭载移动部分在导轨上从最大正离焦补偿位置以等间距方式平移至最大负离焦补偿位置，并通过哈特曼波前传感器18中的光电探测器采集移动部分位于不同调焦位置时对应的哈特曼波前传感器光斑图像序列，即对待测人眼实施不同离焦补偿量；完成光斑图像序列采集后，自动离焦补偿系统的图像分析控制模块通过光斑质量评价算法确定最佳光斑图像，根据最佳光斑图像在图像序列中的序号计算最佳离焦补偿量，即自动离焦补偿系统补偿的离焦量，并控制步进电机搭载移动部分平移至最佳离焦补偿量对应的导轨位置，实现对待测人眼的自动离焦补偿。

2.根据权利要求1所述的自动离焦补偿人眼像差哈特曼测量仪，其特征在于：所述的自动离焦补偿系统的图像分析控制模块通过光斑质量评价算法确定最佳光斑图像，根据最佳光斑图像在图像序列中的序号计算最佳离焦补偿量的过程为：

图像分析控制模块中图像评价算法对光斑质量的评价由以下三个评价指标构成：(1)哈特曼波前传感器光斑质心相对于哈特曼波前传感器子孔径中心的偏移程度；光斑质心越靠近子孔径中心，该评价指标判断光斑质量越好；(2)以哈特曼波前传感器光斑质心为中心的小区域占据的能量与对应哈特曼子孔径中总能量的比值；小区域占据子孔径的能量越大，该评价指标判断光斑质量越好；(3)哈特曼波前传感器光斑形态的似圆度，即接近圆形的程度；光斑形态越接近圆形，该评价指标判断光斑质量越好；以上三个评价指标的数学表达如下：

(1)哈特曼波前传感器光斑质心相对于哈特曼波前传感器子孔径中心的偏移程度，通过归一化的欧式距离表达：

$D=\sqrt{\frac{{(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2}{{(m/2)}^2+{(n/2)}^2}}---\left(1\right)$

其中，m和n是子孔径的长和宽；(x₀，y₀)是子孔径中心；(x，y)是光斑质心，计算方式如下：

$x=\frac{\underset{(i,j)\∈W_{m,n}}{\mathrm{\Σ}}{x}_{i,j}\·I_{i,j}}{\underset{(i,j)\∈W_{m,n}}{\mathrm{\Σ}}{I}_{i,j}},$ $y=\frac{\underset{(i,j)\∈W_{m,n}}{\mathrm{\Σ}}{y}_{i,j}\·I_{i,j}}{\underset{(i,j)\∈W_{m,n}}{\mathrm{\Σ}}{I}_{i,j}}---\left(2\right)$

其中，W_m，n是子孔径中像素坐标集合；(i，j)是子孔径中像素坐标；I_i，j是对应像素的光强；(x_i，j，y_i，j)是第(i，j)个像素的x坐标和y坐标；

(2)以哈特曼波前传感器光斑质心为中心的小区域占据的能量与对应哈特曼子孔径中总能量的比值，定义如下：

$E=\frac{\underset{(x,y)\∈W_{s,t}}{\mathrm{\Σ}}{I}_{x,y}}{\underset{(i,j)\∈W_{m,n}}{\mathrm{\Σ}}{I}_{i,j}}---\left(3\right)$

其中，s和t是以光斑质心(x，y)为中心的小区域W_s，t的长和宽；

(3)哈特曼波前传感器光斑形态的似圆度，即接近圆形的程度，定义如下：

$S=\frac{\underset{i\∈\stackrel{\‾}{\mathrm{\η}}}{\mathrm{Max}}\left\{R_i\right\}}{\underset{i\∈\stackrel{\‾}{\mathrm{\η}}}{\mathrm{Min}}\left\{R_i\right\}}---\left(4\right)$

其中，η是以质心为中心的八个检测方向；R_i是检测方向上像素点光强总和，计算方式如下：

$R_i=\underset{x,y\∈W_i}{\mathrm{\Σ}}{I}_{x,y}---\left(5\right)$

其中，W_i是该方向上像素坐标集合；

获得以上三个评价指标数学表达后，图像评价算法确定最佳光斑图像的具体过程如下：首先根据以上三个评价指标，计算光斑图像中哈特曼波前传感器每个子孔径所包含的光斑对应的质量评价值，然后将所有子孔径中光斑质量的评价值求和，作为哈特曼波前传感器光斑图像质量的判别值，哈特曼波前传感器光斑图像质量判别式定义如下：

$P\left(I_{i,j}\right)=\underset{n\∈N}{\mathrm{\Σ}}(\cos (D_n\×\frac{\mathrm{\π}}{2})+E_n+S_n-1.5)---\left(6\right)$

其中，N是哈特曼子孔径阵列数目；判别值P(I_i，j)取值越大，算法判断光斑图像质量越好；

根据最佳光斑图像在图像序列中的序号计算最佳离焦补偿量的具体过程如下：初始时刻移动部分位于最大正离焦补偿位置，即图像序列中第一帧图像对应最大正离焦补偿量，然后焦调节控制模块控制步进电机搭载移动部分在导轨上从最大正离焦补偿位置以等间距方式平移至最大负离焦补偿位置，因此相邻两帧图像之间具有相同间距的离焦量；通过哈特曼光斑图像质量判别式(6)计算图像序列中每帧图像的判别值P(I_i，j)，通过比较每帧图像的判别值，找到具有最大判别值的最佳光斑图像，同时获得最佳光斑图像对应的序号，最佳离焦补偿量计算公式如下：

$f=F-\frac{n}{N}\×\mathrm{\Δf}---\left(7\right)$

其中，F是最大正离焦补偿量；Δf是相邻两帧图像之间离焦量的间距；N是哈特曼波前传感器光电探测器采集的光斑图像总帧数；n是最佳光斑图像在图像序列中的序号。

3.根据权利要求1所述的自动离焦补偿人眼像差哈特曼测量仪，其特征在于：所述的孔径分割元件为微透镜阵列，或微棱镜阵列；当孔径分割元件为微透镜阵列时，光电探测器件位于微透镜阵列焦面上；当为微棱镜阵列时，在微棱镜阵列后面还加有傅立叶透镜，傅立叶透镜紧靠微棱镜阵列，光电探测器件位于傅立叶透镜的焦面上。

4.根据权利要求1所述的自动离焦补偿人眼像差哈特曼测量仪，其特征在于：所述的光电探测器既可以是CCD相机，CMOS相机，也可以是位置敏感器阵列。

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