液晶自适应光学扫描激光检眼镜的光学系统设计

　　0 引 言

　　1980 年 ，Webb 等 人[1]发明了飞点电视检眼镜,后来改称为扫描激光检眼镜(SLO)[2]。 现 今 ，扫描激 光 检眼镜已经广泛地用于眼科检查和视觉研究。 与传统检眼镜相比，扫描激光检眼镜具有光收集效率高和实时成像的优点， 尤其是采用了扫描光点和共焦小孔，可以大大提高成像的对比度，并具有对视网膜分层成像的潜力[3]。 然 而 ，受 到 人 眼 像 差 的 限 制 ，扫描激 光 检 眼镜的横向分辨率和轴向分辨率分别为 5μm 和 300μm左右[4]， 而 人 眼 的 锥 状 视 觉 细 胞 一 般 为 4 μm 左右 ( 通常离中心小凹越近，直径越小，中心小凹处约为 2 μm)，人眼视网膜的厚度一般小于 300 μm[5]。 因此 ，扫描激光检眼镜的横向分辨和轴向分辨的潜力受到限制。近年来， 以梁俊忠等为代表的许多科研组将自适应光学(AO)技术成功用于传统的检眼镜，将人眼动态变化的高低阶像差校正掉， 获得了较为清晰的活体人眼视网膜图片[6-8]。 然而，人眼视 网膜是多层膜，加上人眼各光学单元的散射效应， 使得视网膜成像的对比度不够理想，难以分层成像。 而将自适应光学技术与扫描激光检眼镜结合起来可以使扫描激光检眼镜的横向分辨率和轴向分辨率分别达到 2μm 和 70μm 左右，成像对比度显著提高，并具有对视网膜分层成像的能力[9]。

　　目前， 用于自适应光学扫描激光检眼镜的校正器多为变形镜(DM)或微机电系统变形镜(MEMS-DM)[10],而采用液晶空间光调制器(LC-SLM)的尚未见报道。与前两者相比，LC-SLM 具有低成本、低功耗、高空间分辨率和高保真等优点[11]，但 也 存在 响 应 速 度 慢 和 色散等问题。 然而，由于人眼像差的变化频率主要集中在 4 Hz 左右，其响应速度已经足够;由于采用较窄的波段(半值全宽约 30 nm)成像，其色散效应可以忽略。因此，LC-SLM 在自适应光学扫描激光检眼镜上具有重要的应用潜力。

　　文中设计了一套基于 LC-SLM 和夏克-哈特曼波前探测器(SHWS)[12]的自适应光学扫描激光检眼镜，并进行具体分析，该系统具有较好的成像效果和较大的应用价值。

　　1 系统设计

　　图 1 是自适应光学扫描激光检眼镜的光路图(利用 ZEMAX 软件模拟)。 该系统采用 7 个离轴抛物面(OPM)代 替 透 镜系统 (在 超 发 光二 极 管 和光电 倍 增 管前选用两个透镜以便于调焦)， 可以消除透镜表面反射的杂散光对波前探测和成像的影响，缩小系统的体积[13-14]。 由 于 人 眼 视 网 膜 的 反 射 率很 低 ， 再 加 上 瞳孔的光线切割作用， 反射出来的光只有入射光的 10-4，所以应尽量避免杂散光的影响， 尤其是对于扫描激光检眼镜这样的双向通光光学系统更容易引入杂散光[15];同时， 应尽量提高人眼反射出来的光的能量利用率。为了提高成像光的能量利用率，分束镜(BS)的透射率为 95%，反射率为 5%。 许多人患有低度近视，即其眼底反射的光不是平行光，如果按平行光设计会引入较大的离焦。 因此，该系统是按人眼的视度为-4D来设计的，即眼底反射的光汇聚于人眼前 250 mm 处(眀视距离)，这样，正常人眼和低度近视人眼都能做到，且不会引入较大离焦项，有效地节省了系统的波前探测能力和波前校正能力。 对于高度近视(远视)或散光的人眼，可以在人眼前加补偿镜，将较大的离焦和像散项补偿掉。