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图一、眼球的各阶像差组成图二、眼球的波振面图人眼的高阶与低阶像差（合称：波前像差）的来源一般有三个方面：1、角膜和晶状体的表面不完美,其表面曲度存在局部偏差;2、角膜与晶状体、玻璃体的光学中心不同轴；3、屈光介质（角膜、房水、水晶体、玻璃体）不均匀，使折射率有偏差。
这些结构上的偏差使得经过偏差部位的光线偏离理想光路，以至物体上一点在视网膜的对应点上不是一个理想的像点，而是一个发散的光斑，其结果是整个视网膜成像对比度下降，视觉模糊（见图二）。
实践证明，基于几何光学原理对人眼光学系统特性的传统评价方法存在很大的局限性。
近代物理学研究发现光有波粒两相性。
根据光的波动学理论可以完整地评价和描述人眼的成像偏差，这种成像偏差被称为波前像差。
最新研究表明高阶像差对人眼的成像质量有着严重影响，特别是对近视眼球的影响更甚。
在40%的近视眼中，其高阶像差的视力影响相当于150度近视。
这就可以解释为什么很多近视朋友们在验光配镜时，总是难以达到如正常眼一样的视锐度。
因为现行的近视镜片只矫正眼球离焦状态（低阶像差），而不能同时矫正高阶像差。
另外有关近视形成的理论研究表明，人眼的高阶像差是导致近视眼形成的危险因子。
因为高阶像差能使视网膜成像模糊，而动物试验已证实无论用何种方法使动物眼底视网膜成像模糊，均能导致动物们发生近视眼。
总之，对人眼的波前像差进行研究，必须先对眼球高阶像差做精确的描述和测量。
实施普通LASIK近视矫正手术，只能矫正眼球的低阶像差。
残余有高阶像差的眼，会产生扭曲的波振面图像，从而产生扭曲的点图像。
所以许多近视朋友们手术后的裸眼视力虽然达到了1.0或1.0以上，但是有夜间视力下降﹑眩光、光晕、重影、对比敏感度下降等视觉质量问题。
因此，波前像差引导的角膜“个性化”准分子激光治疗，可以全面矫正眼球的高阶与低阶像差，是目前改善角膜屈光手术后视觉质量的重要方法。
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正常人眼6mm瞳孔的波前像差,由波前像差计算出人眼光学系统的光学调制传递函数MTF和Strehl比率,并由MTF和视网膜空间像调制度AIM曲线计算出人眼视锐度和对比敏感度函数CSF。
根据MT F和St rehl比率分析了高级像差对人眼成像质量的影响,根据视锐度和对比敏感度函数CSF分析了高级波像差对视觉的影响。
研究表明Zernik前6级像差对人眼成像质量和视觉的影响是不可忽略的,更高级的像差对人眼成像质量和视觉的影响较小,甚至可以忽略。
对Zer nik前6级像差进行矫正,可以得到相当好的视觉。
图4表3参11(严寒)R339.14O435.12007054984人眼高阶像差校正和视觉分析系统=H igher or der aberr a t ion correction and vision analysis system for human eye [刊,中]/薛丽霞(中科院光电所.四川,成都(610209)),饶学军//光学学报.―2007,27(5).―893897为研究高阶像差对视觉功能的影响,利用自适应光学技术,建立了具有校正高阶像差和产生高阶像差双重功能的人眼高阶像差校正和视觉分析系统。
介绍了系统实现高阶像差校正和视觉分析的工作原理;阐述了波前校正器、哈特曼波前探测系统、控制系统等关键单元技术;列出了系统对泽尼克模式像差的校正效果,绝大多数像差从0.5降低到0.2以下;阐明系统功能的实现过程,并给出仿真实验的结果。
图12参12(严寒)R7782007054985内植镜的光学参数对人眼成像质量影响=Influene of pha kic intr aocular lens'optical structure on imaging quality of human eyes[刊,中]/朱海丰(南开大学现代光学研究所.天津(300071)),方志良//光电子!激光.―2007,18 (3).―306309基于人眼的光学系统模型,给出了矫正近视、远视的内植镜(P IOL)屈光度和眼睛高级像差的计算公式,较之临床上使用的经验公式提高了计算P IOL屈光度的准确性。
非球面人工晶状体术后高阶像差及视觉质量的观察的开题
报告
题目：非球面人工晶状体术后高阶像差及视觉质量的观察
研究背景和意义：
随着我国人口老龄化的加剧，包括白内障在内的眼部疾病发病率不断增加，这些疾病给人们的生活和工作带来了严重的影响。
为了改善近视、远视、散光等问题，人工晶状体被广泛应用于白内障等眼部手术中，通过手术置入人工晶状体修复视力。
目前，市面上常用的人工晶状体是球面人工晶状体。
然而，球面人工晶状体存在全息散斑、反光、像差等问题，这些问题会影响患者的视觉质量和视觉效果。
为了改善这些问题，非球面人工晶状体应运而生。
非球面人工晶状体可以减少高阶像差，提高视觉质量和效果。
因此，本研究旨在比较球面人工晶状体和非球面人工晶状体在术后高阶像差和视觉质量方面的差异，以期提供更好的临床决策和指导。
研究方法：
采用随机对照实验设计，选取合适的白内障患者，将其随机分为两组，其中一组接受球面人工晶状体手术，另一组接受非球面人工晶状体手术。
手术后，分别对两组患者的高阶像差和视觉质量进行评估和比较。
评估方法包括电脑辅助视觉检查、视觉评分等。
研究预期结果：
本研究预期结果为，相较于球面人工晶状体，非球面人工晶状体术后高阶像差更小，视觉质量更优，具有更好的视觉效果。
这些结论对于指导实际诊疗中人工晶状体的选择和手术方案的制定具有一定的参考价值。
消除角膜前表面反射杂散光方法的比较程少园;曹召良;胡立发;穆全全;宣丽【摘要】人眼角膜前表面反射的杂散光是视网膜有效反射率的10～100倍,对人眼波前像差探测和视网膜高分辨率成像影响很大.为了有效消除角膜前表面反射杂散光,本文介绍并对比了偏振分束法、共焦滤波法、细光束离轴照明法和环形照明法等消除角膜前表面反射杂散光的方法.分析表明,这些方法虽然都可以在一定程度上消除杂散光,但均不够理想,而环形照明法和共焦滤波法相结合具有光能利用率高、消杂光效果好、简单易行等优点,是消除人眼角膜前表面杂散光的有效方法.【期刊名称】《中国光学》【年(卷),期】2010(003)003【总页数】6页(P257-262)【关键词】杂散光;像差探测;环形光阑;共焦小孔【作者】程少园;曹召良;胡立发;穆全全;宣丽【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,应用光学国家重点实验室,吉林,长春,130033;中国科学院研究生院,北京,100039;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,应用光学国家重点实验室,吉林,长春,130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,应用光学国家重点实验室,吉林,长春,130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,应用光学国家重点实验室,吉林,长春,130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,应用光学国家重点实验室,吉林,长春,130033【正文语种】中文【中图分类】O435.1;TH786眼睛是人们获取外部信息的主要渠道，同时也是了解人体内部健康信息的重要途径。
人眼动态高低阶像差的探测对了解人眼的像差特性和视觉分析具有重要意义；而活体人眼视网膜的高分辨率成像对黄斑退化、视网膜炎、视觉细胞坏死等眼科疾病以及糖尿病、高血压等可引起视网膜变化疾病的早期诊断、监控、治疗都具有重要意义［1～3］。
目前，已有各种各样检眼镜和人眼像差探测仪被开发并用于临床观察［4～7］。
互堡垒塑叁上曼竺生塑璺堕堡墨丝塑些塑壁堡塑型生型！壅前言八眼的屈光系统并非完美，存住着偏差，我们称之为“像差”。
“波前像差”（ｗａｖｅｆｒｏｎｔａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）是各种屈光偏差的总称．角膜和晶状体是人眼屈光系统中最重要的光学介质，人眼像差主要来自这二者的缺陷。
由于日前的测量手段尚不能对角膜和晶状体的像差分别进行测量，研究得较为深入的是人眼的整体像差和如何通过角膜构型的改变减少眼的整体像差，但晶状体作为人眼唯可调节的屈光介质，耐人眼像差的变化起着主要作用，且由于它与年龄之问有着密切的关联，随着新检测手段的不断引入，晶状体源性像差必将引起我们的重视。
光具有波粒二重性，以电磁波的形式在空问传播，波酊是此电磁波的连续陛同相表面与行进方向垂直，故从其定义来说，“波阵而”是更为确切的命名。
人眼相当于个透镜系统，在没有像差时，进入人眼的波前可以很好的在视网膜上会聚成一个焦点，此电磁波传播路径上的任一波阵面应为一理想的光滑球面，但人眼睡ｌ最删的示意田往往不是一个绝对完美的折射系统，因此ｔ进入人眼的光线经其折射后难队聚焦为一点，与理想焦点问有着偏倚，我们谓之为“像差”，相麻的，其传措路径上的波阵面与理想的波阵面之间也会有偏倚，这种偏倚便代表了实际光学系统与完美光学系统的差别，谓之“波阵面像差”或“波前像差”（ｗａｙｅｆｒｏｎｔａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）ｔ＊Ｊ（Ｎ１１。
像差反映了整个人眼的屈光状态，是人艰整体及其各成分光学性能敏感而全面地评价指标。
募刮轳盈是，：多，ｌ对－差Ｉ彗差ｌ。
吧鼢＝＝Ｉ散光像差埔曲ｆ畸变』：慧１凿‘豳—铲骂固№圄—户圈（二）分类图２经抽色蔗根据入射光的不同可分为色差（ｃｈｒｏｍａｔｉｃａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）和单色像差田３捎断神滢（ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃａｂｅｒｒａｔｉｏｎ），前者是当入射光为１ｉ同波长的组合时，经过屈光系统后所产生的像差，后者则指单一波长的光所产生的像差。
色差根据入射光线的实际像点与理想像点位置的关系，又可分为经线色差（Ｌｏｎｉｇｔｕｄｉｎａｌ光束经瞳孔面不同位置孔径（瞳孔中心位置除外）进入人眼屈光系统后，在视网膜上不同位置处成像，人眼通过手动调节入射光线的方向使像点与中心目标重合，根据调整时入射光线的倾斜情况（△ｄｘ和△ｄｙ）推算人眼的像差。
儿童远视合并弱视眼的高阶像差与视觉质量的关系【摘要】目的：探索儿童远视弱视眼的高阶像差与屈光度及对比敏感度的关系。
方法：66例远视弱视患儿经10g/L阿托品散瞳7d后进行检影并使用Allegretto波前像差仪进行像差测定；20d待瞳孔完全恢复后在完全矫正屈光不正情况下用CSV 1000对比敏感度灯测试其暗室对比敏感度。
结果：带状检影球镜度为+2.60±1.76D，柱镜度为+1.15±0.98D，散光轴为82.83±27.93。
而波前像差测得的值分别为+2.76±1.69D，+1.35±1.02D，85.37±30.72D。
随着球镜值增大，各阶像差值亦增大。
中、低度弱视组两两比较，RMS1,RMS5，RMSh差异有显著性(P<0.01), 中低度远视组两两比较RMS2，RMSg及C12差异有显著性(P<0.01)。
弱视患儿全频段对比敏感度均下降，尤其高频区下降显著，高阶像差中C8及C12与高频段对比敏感度有相关性。
结论：波前像差检查及对比敏感度检查均能较正确，全面地反映弱视儿童眼的屈光度及视觉质量，可作为远视、弱视儿童屈光检查的一种客观手段。
有助于了解儿童弱视的原因及追踪观察其治疗的转归。
【关键词】远视；弱视；波前像差；对比敏感度；屈光Relationship between the higher order aberrations and the diopter as well as contrast sensitivity in children with hyperopic amblyopiaAng Li,Jun Zeng1Department of Ophthalmology, Hunan Provincial People s Hospital，Changsha 410005, Hunan Province, China; 2Department of Ophthalmology, the Second Affiliated Hospital of Xiangya School of Medicine, Central South University, Changsha 410007, Hunan Province, ChinaAbstract AIM: To investigate the relationship between the higher o rder aberrations and the diopter as well as contrast sensitivity in children with hyperopicamblyopia.METHODS: Sixty six cases of children with hyperopic amblyopia were dilated the pupils with atropine for seven days and a retinoscopy was executed for ever yone. The wavefront analyzer was also used in the study; When the pupils regained the normal diameter 20 days later, the contrast sensitivity was measured by the CSV 1000 in a dark room. RESULTS: The mean refractive states of the children were +2.60±1.76D(hyperopic diopter) and +1.15±0.98D(astigmatic diopter) with an axis of 82.83±27.93 by barred retinoscopy. While recorded by the wavefront aberrations they were +2.76±1.69D and+1.35±1.02D respectively with an axis of 85.37±30.72D.With the increase of the hyperopic diopter, the aberrations at all levels increased. The differences of RMS1,RMS5 and RMSh in the middle and low amblyopic group was as significant as the differences of RMS2,RMSg and C12 in the middle and low hyperopic group (P<0.01). The contrast sensitivity of the children decreased at all frequencies, especially at high frequency. TheC8 and C12 at higher order aberrations had significant correlation with the contrast sensitivity at higher frequency. CONCLUSION:The wavefront aberrations and contra st sensitivity can correctly evaluate refractive degree and visual quality in children with hyperopia and could be used as an objective measure. At the same time , they are useful in investigating the cause of amblyopia and effect of the therapy.KEYWORDS: hyperopia;amblyopia;wavefront aberration;contrastsensitivity;refraction0引言作为一种重要的光学系统，实际人眼除具有像散等像差外，还具有不规则的高阶像差，如球差、彗差等。
基于人眼感知度的分块加权图像检索薛丽霞;冀志敏;王佐成【期刊名称】《计算机应用研究》【年(卷),期】2011(28)8【摘要】This paper proposed a image retrieval based on human eye perception. Firstly,computed the weight of each block according to HEPM of pixel. Secondly, used the weight to process LBP texture-histogram and HSV color-histogram of each block. Finally .executed the retrieval. The experiment results demonstrate that the algorithm combined texture and color feature with coherence of local image,show the effectiveness in improving the retrieval performance.%提出了一种基于人眼感知度的图像检索算法.该算法首先由像素的人眼感知度的计算得到各分块的权值,然后对分块的LBP 纹理直方图和HSV颜色直方图进行加权处理,综合纹理和颜色特征进行图像检索.实验结果表明,该算法结合了局部图像的相关性,利用了纹理和颜色特征的互补能力,检索结果符合用户所需并具有较好的查准率和查全率.【总页数】3页(P3198-3200)【作者】薛丽霞;冀志敏;王佐成【作者单位】重庆邮电大学计算机科学与技术学院,重庆400065;重庆邮电大学计算机科学与技术学院,重庆400065;重庆邮电大学软件学院,重庆400065【正文语种】中文【中图分类】TP391.4【相关文献】1.基于矩形区域重叠分块加权的图像检索 [J], 胡明娣;孔波2.视觉特征的分块加权图像检索方法 [J], 张玉兵;宋威3.一种自适应特征分块加权的图像检索方法 [J], 冯思为;陈蕾;王加俊4.基于矩形区域重叠分块加权的图像检索 [J], 胡明娣;孔波;5.基于分块加权的多特征图像检索算法 [J], 张烨;党媛媛;李昭慧因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
人眼高阶波前像差年龄相关性研究的开题报告开题报告题目：人眼高阶波前像差年龄相关性研究一、研究背景近年来光学技术的发展和波前传感技术的应用，使测量人眼高阶波前像差（HOA）的方法已经成熟和可行。
视网膜显微成像系统、自适应光学系统、波前传感器等设备能测量人眼高阶波前像差的内容，并且已经得到广泛的应用，尤其是在医学、光学工程和精细加工领域。
人眼高阶波前像差研究领域的进一步探索，可为这些领域的发展提供更多的优良手段。
二、研究目的本研究旨在探究人眼高阶波前像差与年龄的相关性，通过测量不同年龄段人群高阶波前像差的呈现，发现人眼高阶波前像差在不同年龄段的变化规律，同时探究高阶波前像差年龄相关性的原因。
三、研究方法本研究的研究对象是健康成年男女，根据年龄分为三个组，分别是中青年、中年和老年。
通过自适应光学系统测量每组人群的高阶波前像差（HOA）。
四、研究内容本研究主要研究内容包括以下几个方面：1、通过自适应光学系统测量不同年龄段人群的高阶波前像差。
2、比较不同年龄段人群的高阶波前像差的差异。
3、探究高阶波前像差年龄相关性的原因。
五、研究意义研究人眼高阶波前像差与年龄的相关性，对于医学、精细加工和光学工程领域具有重要的意义。
通过深入探究高阶波前像差变化的建立，有望为人眼高阶波前像差的测量和应用提供优化建议。
在这些领域的应用发展中，将优化医学手术中角膜切削和它在视力，对眼轴的影响等方面的效果，为眼镜定制技术、人眼防护和眼科疾病的治疗带来更好的技术支持。
六、预期成果本研究预期通过测量不同年龄段人群高阶波前像差的差异，探究高阶波前像差的年龄相关性，并且揭示高阶波前像差年龄相关性的根本原因。
这些研究成果有望为眼科疾病治疗、眼镜定制技术、人眼防护等领域的技术发展提供优秀的技术支持和科学指导。
文章编号:0253-2239(2007)05-0893-5人眼高阶像差校正和视觉分析系统＊薛丽霞 饶学军 王 成 胡弈云 凌 宁 姜文汉(中国科学院光电技术研究所,成都610209)摘要: 人眼除具有可用眼镜或接触镜校正的低阶像差(离焦、像散)之外,还普遍存在高阶像差。
高阶像差的存在影响着屈光系统的成像质量。
为研究高阶像差对视觉功能的影响,利用自适应光学技术,建立了具有校正高阶像差和产生高阶像差双重功能的人眼高阶像差校正和视觉分析系统。
介绍了系统实现高阶像差校正和视觉分析的工作原理;阐述了波前校正器、哈特曼波前探测系统、控制系统等关键单元技术;列出了系统对泽尼克模式像差的校正效果,绝大多数像差从0.5λ降低到0.2λ以下;阐明系统功能的实现过程,并给出仿真实验的结果。
该系统为进一步研究高阶像差对视功能的影响提供了有效的手段。
关键词: 自适应光学;成像系统;视觉分析;高阶像差中图分类号:T H77;T H74 文献标识码:A ＊国家重点自然基金(60438030)资助课题。
作者简介:薛丽霞(1978-),女,山东聊城人,助研,硕士,主要从事自适应光学在眼科学方面的应用研究。
E -mail :xuelixia321@收稿日期:2006-06-07;收到修改稿日期:2006-11-10Highe r -Order Abe rrations Corre ction and V ision AnalysisSystem for Human EyeXue Lixia Rao Xuejun Wang Cheng Hu Yiyun Ling Ning Jiang Wenhan(Inst itute of Optics and Elect ronics ,the Chinese Academy of Sciences ,Chengdu 610209)Abstract : Besides defocus and astigmatism that can be corrected by wearing spectacles or contact lens ,there area lso higher -order aberrations in human eye which influence the visual function .By using adaptive optics tec hnology ,the system of higher -order aberrations c orrection and vision analysis for human eye has been developed .The princ iple of correcting high -order aberrations and vision analysis is presented ,and key element technologies ,suc h a s wave -front corrector ,Hartm ann wave -front detector and c ontrol system ,are explained ,correct ca pability to Zernike modal aberrations are listed ,most of aberrations that RMS error equals 0.5λdecreased below 0.2λ,the simulated result is shown to explain how the function of system is rea lized .It is an effective tool to study the influence of higher -order aberrations to vision function .Key wo rds : a daptive optics ;imaging system ;higher -order aberrations ;vision analysis1 引 言屈光系统是形成视觉的必备条件[1]。
然而,存在着实际人眼与理想屈光状态之间的光学偏差和缺陷。
1994年Liang 等[2]发现人眼除了离焦、像散等低阶像差之外,还存在着更加复杂的高阶像差如彗差、球差和三叶草等。
随后各国研究者对人眼高阶像差进行了评估[3～5],发现高阶像差普遍存在于人眼中。
1997年William s 等在实验室利用变形镜技术矫正高阶像差后黄斑处的锥细胞的活体成像的对比敏感度增加了6倍之多[6],说明高阶像差的存在影响着眼屈光系统的光学质量。
由于高阶像差无法用传统的球柱镜进行校正,因此准分子激光校正高阶像差成为近年来的研究热点,但是直到目前为止没有出现振奋人心的效果,很多因素影响校正结果,其中之一就是对高阶像差各组分对视功能的影响没有明确的研究结果,校正模式存在缺陷。
目前已经证实人眼像差各组分对于视锐度和对比敏感度的影响并不相同[7],而且人眼像差各组分第27卷 第5期2007年5月 光 学 学 报AC TA OPTICA SINICAV ol .27,N o .5M ay ,2007之间存在着相互作用。
中科院光电技术研究所1997年开始在国内首先开展了活体人眼视网膜高分辨力成像自适应光学技术的研究工作,突破了微小变形镜原理及制造[8]、人眼像差波前传感器原理与人眼像差测量和重构关键技术[9]。
并于2000年在国内首次建立了一套基于19单元整体集成式微小变形镜的轻小型人眼视网膜成像自适应光学试验系统,获得接近人眼衍射极限(1.3倍)的高分辨力视网膜像[10],亦获得视网膜细胞高分辨力图像以及视网膜中毛细血管图像。
之后于2002年研制成功具有更大像差校正能力的37单元活体人眼视网膜自适应光学成像系统[11],实验中获得更高分辨力的相对于黄斑中心凹不同区域、不同层面的视网膜细胞图像,以及更高分辨力的眼底视网膜毛细血管图像[12]。
2005年,对人眼视网膜成像自适应光学成像系统进行改进,建立起具有校正高阶像差和产生高阶像差双重功能的人眼高阶像差校正与视觉分析系统。
本文对此系统的结构原理进行报道,对人眼实际的实验结果将另文介绍。
2 人眼高阶像差校正和视觉分析系统2.1 工作原理人眼高阶像差校正和视觉分析系统主要有人眼像差测量系统(信标发射装置、哈特曼波前测量装置)、人眼像差校正系统(变形反射镜、口径匹配系统)、视标观察系统、控制系统等。
系统布局如图1。
由半导体激光器发出的激光经过空间滤波、准直后(信标发射系统)经分光镜入射到人眼内,经人眼会聚后在眼底形成一个光斑。
此光斑可视为视网膜的一个点光源,其后向散射光经过眼睛的屈光系图1人眼高阶像差校正和视觉分析系统装置示意图Fig .1Setup o f higher -o rder aber ratio ns cor rectio n andvision analy sis sy stem f or human ey e统后从瞳孔射出,经过变形镜,口径匹配系统,成像在哈特曼波前传感器上。
由此传感器测量波前像差,控制系统据此像差数据引导、控制变形反射镜校正人眼波前像差,同时根据不同类型像差或特定像差在波前传感器上的反映给定不同的波前斜率由变形镜构造像差,模拟了人眼具备不同像差的情况。
人眼通过观察不同大小不同对比度的视标,来进行人眼视锐度、对比敏感度等特性的测量,从而可以实现具备不同像差的人眼屈光系统的视功能评价,或人眼在高阶像差校正后的视力评价。
2.2 关键技术采用的波前校正器是37单元的微小型变形反射镜[图2(a )所示]。
中心驱动器变形量±1.5μm ,图2(b )是变形反射镜的原始面形,PV 值为0.095μm ,RMS 值为0.015μm 。
图2(c )是变形反射镜的驱动器排布图。
驱动器上施加的电压与产生面形变化的关系是变形反射镜的重要性能,它决定变形反射镜对波前误差的校正能力,一般用影响函数来描述。
图3是中心驱动器的影响函数。
图237单元变形反射镜实物(a ),原始面形(b ),点排布图(c )Fig .2Defo rmable mir ro r (a ),o riginal sur face (b ),a rrangement (c )of 37actuator s 采用哈特曼传感器技术测量人眼波像差,如图4所示。
哈特曼传感器采用孔径分割和聚焦光学器件将被测孔径分割成若干子孔径并聚焦到CCD 探测器894 光 学 学 报 27卷 图3中心驱动器影响函数Fig .3Influence function of centeractuator图4哈特曼波前传感器原理F ig .4P rinciple o f Ha rtmann -Shack senso r上,通过CCD 视频信号的处理计算出聚焦光斑的重心位置,得到相对于标定的基准位置的位移Δx ,则子孔径内入射波前的波前斜率为G x =2πΔx /(λf ),(1)λ为测量波长,f 为微透镜焦距。
波前斜率通过一定的复原算法就可得到波前像差,通过波前像差又可以进行点扩散函数、调制传递函数、环围能量等光学评价函数的计算。
哈特曼传感器的测量精度为λ/20(RMS ),动态范围:±2λ/ (式中 为子孔径)。
进行波前控制计算,得到变形镜的控制信号,控制变形镜产生需要的波前变化。
整个系统构成一个闭环反馈控制系统,其信号流程如图5所示。
图5自适应光学系统的信号流程图F ig .5Signal diag ram o f adaptiv e o ptical sy stem计算机控制算法影响整个自适应光学系统的动态响应特性,必须能够有效校正人眼系统的光学静态像差,同时还要有效抑制人眼肌肉的快速运动和CCD 相机噪声等带来的不利因素。
合适的控制算法可以使系统稳定、校正精度高。
根据控制理论,比例积分(PI )控制器对静态像差的拟合误差为零,同时对动态像差的跟踪能力也比较好。
而且其算法形式非常简单,可以方便地在系统上实现。
我们在系统中采用了较简单的比例积分控制算法。
为了抑制系统中的高频扰动,利用哈特曼传感器多幅图像的平均进行控制计算。
图6是系统闭环后,驱动器残余电压信号的时间变化曲线。
从图可见系统闭环后,经过大约20次的控制,反映子孔径斜率的残余电压就很快达到零附近,没有出现大的超调和振荡现象,并在以后保持这种状态。
这意味着控制算法的收敛性和稳定性比较好,控制参量的调整是合适的。
图6驱动器残余电压随时间的变化Fig .6Va riatio n of actua to r s r esidual v oltage w ith time图737单元变形镜校正像差的理论计算和试验数据的比对Fig .7Experimental result of co rrection capability o f defo rmable mirro r compared with theoretical value3 系统校正能力及试验结果3.1 系统校正能力探测对于不同项的泽尼克(Zernike )多项式的波像差(RM S =0.5λ)的校正效果进行实验和理论仿真计算,校正后的残余波像差的RM S 值如图7所示。
