利用视标和波前数据的NCSF测量

搭建了基于波前像差的神经对比敏感度测定系统,利用Hartman-Shack波前像差传感器测量人眼波前像差,以及高空间频率的对比敏感度测量仪测量全视觉对比敏感度函数,进而得到人眼的神经对比敏感度.和传统激光干涉方法测量神经对比敏感度相比较,本文的测定方法,避免了激光干涉所产生的相干噪音和激光散斑不利因素,并且可以得到白光神经对比敏感度NCSF.对不同人眼分别对绿光和白光视网膜神经对比敏感度进行了测定,测试结果表明：在同等亮度下,绿光的神经对比敏感度远高于白光神经对比敏感度|绿光和白光的对比敏感度曲线的最大值出现在空间频率为8 c/deg附近,而其神经对比敏感度曲线的最大值出现在相对高一些12 c/deg附近的空间频率上.     

利用视标和波前数据的NCSF测量

搭建了基于波前像差的神经对比敏感度测定系统,利用Hartman-Shack波前像差传感器测量人眼波前像差,以及高空间频率的对比敏感度测量仪测量全视觉对比敏感度函数,进而得到人眼的神经对比敏感度.和传统激光干涉方法测量神经对比敏感度相比较,本文的测定方法,避免了激光干涉所产生的相干噪音和激光散斑不利因素,并且可以得到白光神经对比敏感度NCSF.对不同人眼分别对绿光和白光视网膜神经对比敏感度进行了测定,测试结果表明:在同等亮度下,绿光的神经对比敏感度远高于白光神经对比敏感度;绿光和白光的对比敏感度曲线的最大值出现在空间频率为8c/deg附近,而其神经对比敏感度曲线的最大值出现在相对高一些12c/deg附近的空间频率上.     

一种新型人眼波前像差测量补偿系统的研究

离焦是人眼中最主要的像差之一,离焦量过大会严重影响人眼波前像差的测量及矫正精度。为了消除离焦在此方面带来的影响,设计了带有补偿装置的人眼波前像差测量及矫正系统。重点分析了该系统的原理、结构和工作流程。运用Hartmann-Shack波前传感器测量了人眼波前像差,并使用变形反射镜对人眼波前像差进行矫正。对模拟人眼矫正离焦前后的光斑点阵图和波前三维重构图进行了对比分析。研究表明,通过离焦补偿系统对模拟人眼的离焦量进行矫正,使被测量人眼的离焦量由2.020D和-2.035D分别减小到0.011D和-0.007D;通过调焦系统,使显示器上显示出的人眼光斑点阵图由模糊变清晰,提高了信标光在人眼眼底的成像质量。     

矫正器平移和旋转对人眼高阶像差矫正的容限分析

人眼像差矫正器的位置变化对矫正人眼像差能力的容限分析有重要的意义.在基于哈特曼-夏克人眼像差仪对三只人眼像差准确测量的基础上,比较了人眼高阶像差矫正器与人眼低阶像差矫正器矫正效果的不同,从理论上计算了在平移和旋转下高阶像差矫止器矫正效果优于低阶像差矫正器的移动容限.三组被测试像差对旋转的容限均在20°左右,而对平移的容限差异较大.结果表明,位置变化对不同的像差有着不同的影响,人眼波前像差越大对位置变化越敏感,高阶矫正优势越不明显;高阶像差矫正对不同类型的位置变化有不同的容限度.其中平移的容限较小而旋转的容限较大.     

人眼波前像差主客观测量的信息融合方法

人眼是一个不完善的屈光系统,存在着各种像差,而且视觉不仅与人眼的屈光系统有关,还与主观的判断和神经系统的处理有密切关系.只有主观测量与客观测量相结合,才能得到最佳的视力矫正数据.本文提出了通过信息融合技术把像差的主观测量和客观测量的结果进行融合处理,给出矫正时所需的唯一数据,并通过实验得到了信息融合后的人眼波前像差.     

用于复色哈特曼人眼波像差测量的折/衍混合调焦系统

设计了一个折/衍混合多色调焦系统,可用于哈特曼波前传感器测量不同波长下人眼的波像差.系统由两片折射透镜和一个二元衍射面构成,焦距调整范围为－200～200 mm.系统性能达到衍射受限,在0.488～0.655 μm波长范围内,焦点色位移小于3 μm.整个系统结构简单、紧凑,同哈特曼波前传感器相匹配,可用于普通人群眼波像差的测量.     

在测量人眼像差中信息融合方法的应用

建立了基于Hartmann-Shack传感器的主客观人眼波前像差测量系统,该系统使用Hartmann-Shack传感器客观测量人眼像差,分别对模拟眼和活体人眼进行了像差测量.同时系统中加入了主观测量人眼像差的部分,该系统能够同时进行客观和主观的像差测量,实现了使用信息融合的方法对测量结果进行数据处理.并结合了客观测量和主观测量的优点,使用信息融合的方法使测量结果更加合理.     

主客观结合人眼波前像差测量系统的设计与实验

设计了主客观方法相结合的人眼波前像差测量系统。该系统的控制部分以工控机为中心,实现了对离焦补偿装置、LCD视标显示装置和可变形镜驱动器的控制。使用Hartmann-Shack传感器对人眼出瞳的波前像差进行测量,光路中加入了能够显示各种视标和测试图案的LCD,从而考虑到了主观调节对人眼像差的影响,能够对人眼的视觉质量进行全面衡量,实现了客观测量和主观测量在光路中的结合。使用该系统分别测量得到了模拟眼和活体人眼的波前像差,并对主客观测量结果进行了信息融合,能够为个性化的人眼屈光矫正提供有用的依据。     

人眼波前像差的动态特性研究

人眼波前像差随时间涨落会引起人眼光学性能和视觉功能的改变.采用改进的HartmannShack波前传感器人眼像差仪对10只屈光度为0D~-5.0D、直径为3mm和6mm的人眼瞳孔的波前像差进行测量,其中每只人眼在5s内连续测量125次,测量频率为25Hz.为确定测量过程中是否引入人为像差,对人造眼3mm和6mm瞳孔的动态波前像差进行测量比对.结果表明:所测量的10只人眼3mm和6mm瞳孔总的Zernike波前像差均方根涨落幅度的平均值分别为0.087μm和0.105μm,均大于Marechal衍射极限;Zernike第3阶到第7阶波前像差均方根涨落幅度随像差阶数的递增而下降,涨落幅度为0.06~0.02μm;人眼波前像差的涨落频率达6Hz.     

LASIK手术对人眼波前像差的影响

采用主观光线追迹的像差仪测量人眼波前像差,比较3mm和6mm 瞳孔直径下,LASIK手术前与术后四个月的29只人眼波像差情况.数据比较分析表明,手术后人眼高阶像差一般会大于术前,且像差增大量随术前屈光度数的增大和瞳孔直径的增大而增加,如3 mm瞳孔直径下86%的人眼高阶像差的RMSH<0.12 μ,>0.4μ.比较人眼波像差的Zernik展开式中各项发现球差Z04无论在3 mm还是6 mm孔径下术后改变都最大;其中,当比较3阶,4阶和5至7阶时可看出对于3 mm孔径第三阶术后改变比例较大,为1.87,6 mm时第四阶改变较大,比例为2.21.     

The study of the effects of higher-order aberrations on human contrast sensitivity with white-light retinal aerial image modulation (AIM)

The impact of higher-order aberrations on contrast sensitivity function (CSF) is calculated using individual white-light retinal aerial image modulation (AIM). Wavefront aberrations of 26 eyes are measured with Hartmann-Shack sensor, and the CSFs in natural light are acquired through a range of 2-48 c/deg. The white-light AIM is computed as the ratio of modulation transfer function (MTF) in white-light to CSF. Through manipulating the higher-order aberrations, the affected CSF is predicted by employing the white-light AIM. We find that coma aberration mainly influences CSF at higher spatial frequency and spherical aberration affects CSF in the whole spatial frequency range non-selectively. Additionally, it is spherical aberration rather than coma that impacts the CSF more substantially. Furthermore, the maximum value of area under CSF (AUCSF) is obtained without full correction of higher-order aberration, which indicates that there is compensatory mechanism among aberrations.     

Simulated human eye retina adaptive optics imaging system based on a liquid crystal on silicon device

In order to obtain a clear image of the retina of model eye, an adaptive optics system used to correct the wave-front error is introduced in this paper. The spatial light modulator that we use here is a liquid crystal on a silicon device instead of a conversional deformable mirror. A paper with carbon granule is used to simulate the retina of human eye. The pupil size of the model eye is adjustable (3--7mm). A Shack-Hartman wave-front sensor is used to detect the wave-front aberration. With this construction, a value of peak-to-valley is achieved to be 0.086Λ, where Λ is wavelength. The modulation transfer functions before and after corrections are compared. And the resolution of this system after correction (69lp/m) is very close to the diffraction limit resolution. The carbon granule on the white paper which has a size of 4.7μm is seen clearly. The size of the retina cell is between 4 and 10μm. So this system has an ability to image the human eye's retina.     

基于波前技术的人眼神经对比敏感度测量

搭建了基于波前像差的神经对比敏感度(NCSF)测试系统。该系统在测试人眼空间对比敏感度(CSF)的同时,利用Hartmann-Shack波前传感器测量人眼波前像差,通过计算进而得到人眼的NCSF。与通过两种设备分别测量全视觉CSF和波前像差获得NCSF相比,该方法避免了不同测试状态下像差波动的影响,简化了测试过程;和传统激光干涉方法测量NCSF相比,该方法避免了激光干涉产生的相干噪音和激光散斑等不利因素,并且通过改变不同亮度不同颜色视标,可以得到不同亮度,不同波长下的NCSF。选用绿光视标对四例正常人眼的NCSF进行了测量,结果表明:该系统可以同时获得人眼的全视觉CSF、屈光系统调制传递函数和NCSF;在同等亮度下,不同人眼的NCSF存在个体差异;对同一个体,NCSF曲线的最大值对应的空间频率比全眼空间CSF曲线的最大值对应的空间频率高一些。     

光强局部选通成像器中光锥耦合技术研究

为了实现景物在强光照射下能够分辨图像的细节,在液晶的光强局部选通成像器中,使用光锥将TFT-LCD液晶耦合到CCD相机上以实现图像的实时传递。通过理论分析和计算,采用光锥耦合获得的耦合效率为14.24%,而透镜耦合则只有1.83%,由前者耦合后构成的局部选通系统,其调制传递函数曲线中奈奎斯特频率为0.518,极限分辨率为34 lp/mm,由此制作的器件,在对高照度下图像的细节分辨,明显高于透镜耦合的器件。分析了造成该系统MTF下降的因素,并提出了进一步改善MTF的技术措施。     

新型分子高光谱成像系统性能分析及数据预处理

将分子成像技术和高光谱技术相结合,研制了基于AOTF(Acousto-optic Tunable Filters)的分子高光谱成像系统。系统由显微镜、分光仪、CCD镜头、图像数据采集卡和计算机等几部分组成。在综合考虑各功能部件的性能及相互的制约关系的基础上,分析了系统的性能指标,系统的光谱范围从550～1 000 nm,可采集200个波段,空间分辨率可达0.061 5 μm,光谱分辨率可达2 nm,当CCD工作在积分模式下采集速度可达到2.612 5 s·B-1,当CCD工作在非积分模式下可达到约0.11 μs·B-1。由于受系统光源和光路中透镜及传感器性能的影响,采集到的图像数据需要进行预处理,文中提出一种空间维和光谱维联合校正的灰度校正系数算法,并给出算法的具体实现。以白血病的血液作样本,通过对比校正前后的单波段图像、伪彩色图像和光谱曲线,说明校正算法的有效性,为后续的光谱图像数据分析提供了有效的数据。     

基于折线采样的高分辨率成像系统设计

针对现有的提高线阵电荷耦合器件(CCD)成像系统的图像空间分辨率的方法存在的不足,提出了一种新的采样模式,并设计了一种高分辨率成像系统。该系统利用两个相同的线阵CCD相机进行特定的空间排列,即使得相机1和相机2的CCD阵列都倾斜θ来进行扫描取像,并利用图像校正和像素插值等图像重建方法,得到高分辨率的图像。实验结果表明,倾斜角取60°的情况下,相对于单个线阵相机在θ=0°的正常采样模式下得到的采样图像,图像的空间分辨率提高了1倍,且保持了成像的视野不变。本系统工程上实现简单,十分经济且便于维护,仅利用现有的成像装置即可获取更高分辨率的图像。     

人眼视网膜成像自适应光学系统设计

设计一套基于液晶空间光调制器的人眼视网膜成像自适应光学系统,以获得高分辨率视网膜图像,并且使该系统实现体积小,功耗低,成本低等优点.采用夏克-哈特曼探测器和基于硅基板上的液晶器件分别作为波前探测器和波前校正器.系统采用双对准光源以主观方式来使人眼对准,近红外光探测成像以减小对人眼的刺激.使人眼对有限距离对焦,以减小离焦对成像的影响,使该系统既可用于正常眼,又可用于近视眼.用ZEMAX软件对系统进行了模拟分析,认为该系统可获得高于3 μm的视网膜分辨率,该系统设计是合理可行的.     

The study on neural contrast sensitivity function at temporal frequencies

The neural contrast sensitivity function (NCSF) of human eye at temporal frequencies is acquired with a new method in this paper. Firstly the human eye's contrast sensitivity function (CSF) at temporal frequencies is measured by means of travelling-wave stimuli, and the modulation transfer function (MTF) of the eye's optics is obtained by constructing the eye model of the subject. Then the NCSF at temporal frequencies is calculated with the two functions. It is shown that the overall value of the NCSF decreases as the temporal frequency increases. As the temporal frequency increases from 0 cycles per second (c/s) to 1 c/s, 16 c/s and 30 c/s, the NCSF curve changes from the band-pass shape to the low-pass, and then to almost monotonic variation. The attenuation factor of the NCSF, which represents the sensitivity of visual neural system to the temporal frequency, varies little as spatial frequency increases, while that of the CSF declines dramatically in the region of high spatial frequencies. Because it is the NCSF, rather than the CSF, that reflects the characteristics of visual neural system, the investigation of the NCSF at temporal frequency is more essentially.     

弹载脉冲光源有效光强空间分布测量装置研究

研究了脉冲光源有效光强空间分布的Blondel-Rey法，采用复合梯形数值积分实现了瞬时光强的测量，并对高色温光源测量时的光谱失配校正进行了分析。构建了基于双反射镜同步测量原理的脉冲光源有效光强空间分布测量装置，详细分析了全空间分布式旋转平台、脉冲光强探测系统、光谱失配校正用高分辨率光谱仪等重点组成部件。采用高色温调制光源对测量装置进行了校准。最后，对该装置的测量不确定度进行了分析，其扩展不确定度可以达到3.0%。