LCOS人眼像差校正仪的系统控制实现

　　1引言

　　人眼视网膜是人类认知世界的视觉传感器，视网膜疾病往往会导致患者视力下降，其他眼科疾病如白内障等也往往常伴有视网膜损伤，此外，人体其他部位的疾病，如糖尿病，高血压等在病变的各个时期也都能在视网膜上反映出来，因此视网膜的清晰观察对人体疾病的检查具有重要意义。目前，眼底镜早已是常有的医学检查仪器，但是由于人眼本身的像差，使用眼底镜无法进行视网膜细胞层次的高分辨观察。

　　自适应光学〔1〕通过测量一控制一校正的反馈回路可以实时校正光学系统的像差，这项技术已成功应用于天文观测和激光整形。1994年梁俊忠和Williams等人首次将哈特曼波前探测器引人人眼像差测量，1997他们第一次成功实现了自适应光学用于活体人眼视网膜高分辨率成像，此后其它一些科研小组也实现了自适应光学用于人眼像差校正，并获得了视网膜细胞的清晰成像[2-5].

　　通常，在自适应光学系统中，采用变形镜作为校正器，然而由于其成本高，面向一般医疗机构推广时难度较大;另外变形镜驱动单元少，只适用于人眼本身无畸变的视网膜观测，而对一些眼睛存在中高级像差的患者，例如中高度近视患者，其观测效果比较差;此外变形镜还存在驱动电压高，加工周期长等缺点，因此在大规模市场推广应用中受到一定限制。基于此，近年来有研究者开始尝试利用液晶空间光调制器作为校正器[6]，这是利用了液晶显示器的位相调制特性，同时，液晶空间光调制器还具有低成本，校正单元多，驱动电压低，加工周期短等优点，理论上可以代替变形镜。但由于目前使用液晶空间光调制器作为自适应光学系统校正器的时间比较短，相关的理论和经验还不很完善，还有液晶分子本身固有的延迟效应，目前很少有用液晶空间光调制器作校正器观测视网膜细胞层次成功的报道。

　　为了改善液晶分子固有延迟对系统的影响，本文采用硅基板上液晶显示器(liquid crystal on silicon , LCOS )作为波前校正器，搭建了一套人眼像差自适应校正系统，自己编写基于LCOS校正器的控制算法，完善了相关的理论，并获得了对视网膜细胞层次的成像一校正。

　　2系统原理及实现

　　自适应光学系统的原理如图1所示，使用激光光源照射人眼瞳孔，光线经过视网膜反射从瞳孔射出来，这束光的波面即含有视网膜细胞和血管的信息，但由于人眼存在各种像差，同时人眼可能还会微微抖动，因此出射光的波面也包含了各种像差。这就需要通过校正系统修正各种像差，还原出视网膜反射光的波面。通过哈特曼波前探测器来探测出射光的波面，并把采集到的波面数据发给PC机，PC机通过此数据和其他参考数据得出发送给LCOS的校正数据并发送给LCOS，波面的各种像差就会得到一定程度的校正，这样经过若干次循环的测量一校正，系统就能比较彻底的校正掉各种像差，还原出视网膜反射光的波面，操作者通过成像CCD来观察校正后的波面，分析视网膜的各种病变。