人眼波前像差微型自適應(yīng)光學(xué)校正系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)在人眼波前像差校正領(lǐng)域中的成功應(yīng)用，人類多年來首次獲得了活體人眼視網(wǎng)膜細胞級別的生理組織圖像，這給診斷多種眼底疾病帶來了新的契機。MEMs技術(shù)的發(fā)展日新月異，新的波前探測和波前校正設(shè)備不斷出現(xiàn)，低成本、小體積的微型自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)開始被眼科影像科研工作者考慮和研究。本文通過建立一基于HS波前傳感器和微機械薄膜變形鏡的眼出射波前像差微型自適應(yīng)光學(xué)校正系統(tǒng)，分析和優(yōu)化其中包含的關(guān)鍵技術(shù)，從而提高了整個自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的波前校正

2、性能。論文的主要工作內(nèi)容包括： 1．研究了現(xiàn)有人眼眼底視網(wǎng)膜觀測的主要技術(shù)設(shè)備及其局限性；自適應(yīng)光學(xué)對成像系統(tǒng)像質(zhì)改善的研究和自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)設(shè)備的發(fā)展水平；基于自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)的人眼波前像差校正及其視網(wǎng)膜細胞組織觀察的國內(nèi)國外的研究現(xiàn)狀；根據(jù)上述內(nèi)容分析，提出本文的課題來源和具體研究內(nèi)容。 2．研究了人眼眼球及視網(wǎng)膜組織細胞的生理結(jié)構(gòu)，定義了人眼出射波前像差，綜合分析了Zernike多項式的性質(zhì)特征；建立了基于正交歸一化Z

3、ernike多項式的人眼波前像差理論描述模型；首次系統(tǒng)分析了Zernike模式像差對成像系統(tǒng)像質(zhì)的影響分析，建立了基于調(diào)制傳遞函數(shù)和斯特利爾比與低階、高階和組合模式波前像差之間的對應(yīng)關(guān)系模型。 3．深入研究了自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中波前傳感器、HS波前傳感器的波前探測原理和理論模型，包括光斑質(zhì)心定位及其斜率探測誤差；建立了基于HS波前傳感器的Zernike模式復(fù)原模型，提出了基于Gram－Schmidt正交變換和Householder正

4、交變換的波前模式復(fù)原算法，在此基礎(chǔ)上總結(jié)提出了模式正交變換對于波前模式復(fù)原結(jié)果的影響；首次提出了一種新的基于HS傳感器斜率探測噪聲的最優(yōu)復(fù)原模式算法，并分析了其相關(guān)影響因素，并實際驗證了最優(yōu)模式對于HS波前傳感器模式復(fù)原性能的提升。 4．深入研究了波前校正器、分立致動式變形鏡和整體致動式變形鏡的結(jié)構(gòu)和性能差別；建立了一種采用微機械薄膜變形鏡的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)模型，對其影響函數(shù)進行特征描述；在利用微機械薄膜變形鏡進行波前模式復(fù)原校正

5、中，首次提出了兩種開環(huán)波前模式校正（主成分分析、模擬退火）和一種改進的閉環(huán)實時模式校正算法（改進的奇異值分解），進一步提升了波前校正器的畸變波前校正性能；最后研究了基于微機械薄膜變形鏡的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)模式空間分辨能力。 5．采用了基于自適應(yīng)光學(xué)視網(wǎng)膜顯微成像系統(tǒng)模塊化設(shè)計的設(shè)計方法；針對視網(wǎng)膜顯微成像系統(tǒng)中各模塊的性能指標依次進行研究，提出了其設(shè)計參數(shù)及功能結(jié)構(gòu)；建立了自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的主要功能模塊和波前像差校正工作流程，實現(xiàn)其核