Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory on Adaptive Optics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China
2 Laboratory on Adaptive Optics, Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China
3 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
4 School of Life Science and Technology, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
An objective visual performance evaluation with visual evoked potential (VEP) measurements was first integrated into an adaptive optics (AO) system. The optical and neural limits to vision can be bypassed through this system. Visual performance can be measured electrophysiologically with VEP, which reflects the objective function from the retina to the primary visual cortex. The VEP measurements without and with AO correction were preliminarily carried out using this system, demonstrating the great potential of this system in the objective visual performance evaluation. The new system will provide the necessary technique and equipment support for the further study of human visual function.
330.4460 Ophthalmic optics and devices 220.1080 Active or adoptive optics 330.4300 Vision system - noninvasive assessment 330.1070 Vision - acuity Chinese Optics Letters
2018, 16(5): 053301
1 中国科学院自适应光学重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
3 中国科学院大学，北京 100049
自适应光学技术能够对波前像差进行实时测量及调控。1997年，该技术被首次成功地应用于活体人眼像差的调控，并获得了接近衍射极限的高分辨力视网膜视细胞图像和传统低阶像差矫正无法达到的“超视力”。随后自适应光学技术在眼科学研究中得到迅速发展。就研究内容来看，该领域主要包括视网膜高分辨力成像和人眼像差操控与视功能研究两大方向。美国Rochester大学Williams教授和加利福利亚大学Roorda教授于2011年分别对视网膜高分辨力成像和人眼像差操控与视功能研究方向的研究作了非常全面的综述。1997 年，光电所在国内率先开展人眼自适应光学技术及其应用研究，本文在简单介绍人眼自适应光学系统原理的基础上，报道了光电所在该领域近五年的主要研究进展。
人眼像差 自适应光学 视觉训练 视觉仿真器 人眼散射 图像复原 ocular aberrations adaptive optics visual training vision simulation intraocular scatter image restoration
1 电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
如何有效矫正随人群起伏很大的人眼像差, 提高人眼自适应光学系统的人群适用范围是临床应用面临的最大难题。旋转双柱面镜散光补偿技术是一种使用灵活、低成本的散光补偿方法。给出了旋转双柱面镜散光矫正的理论依据, 并搭建了基于远场光斑形态的散光自动补偿实验系统, 验证了旋转双柱面镜散光矫正理论的正确性。在此基础上, 将旋转双柱面镜与人眼自适应光学系统相结合, 利用哈特曼波前测量数据调整双柱面镜, 实现了(-4~0 Dc)散光的全自动补偿, 补偿精度优于0.1 Dc, 并验证了实际人眼散光补偿效果。该技术结合Badal调焦可以为人眼自适应光学系统的大规模人群适用提供一种经济有效的低阶像差补偿方案。
视觉光学 自适应光学 旋转双柱面镜 散光 人眼像差
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
3 成都信息工程大学控制工程学院, 四川 成都 610225
4 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
5 中国科学院大学, 北京 100049
变形反射镜作为超分辨成像系统中的光瞳滤波器，可以灵活快速地调制光场相位的性能。采用遗传算法设计具有不同超分辨参数的光瞳相位结构，通过修改自适应光学系统闭环参考矩阵实现对光瞳滤波器相位的闭环拟合。在此基础上，实验对比了不同光瞳滤波情形下的超分辨成像效果。结果表明，变形反射镜可以很好地拟合设计的光瞳滤波器相位，超分辨成像参数与理论设计值基本吻合。由于变形反射镜采用反射式并通过控制镜面面形进行超分辨光瞳相位拟合，在使用时对入射光无偏振态要求，有利于该方法的实际应用。
显微 相位调制 光瞳滤波器 超分辨 变形反射镜 激光与光电子学进展
2017, 54(4): 041801
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
人眼像差对视功能具有重要影响。目前相关研究结果多在单眼条件下获得，为解决双眼像差对双眼视功能的影响等问题，搭建了一套双眼高阶像差校正与视觉分析系统。该系统采用哈特曼波前传感器和37单元变形反射镜对双眼像差进行测量和控制，并通过对控制器增益的优化设计，实现了对双眼像差的稳定闭环控制。视标显示器采用有机发光二极管微型显示器，其视频输入信号直接由计算机产生，可方便地实现多种视功能测试。利用该系统进行了初步的立体视觉实验，展示了该系统在双眼视功能测试方面的巨大潜力。双眼高阶像差校正与视觉分析系统的建立为未来双眼视功能的深入研究提供了必要的技术和设备支持。
自适应光学 双眼像差 高阶像差校正 视觉分析 光学学报
2015, 35(10): 1033001
1 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
2 中国科学院自适应光学重点实验室，四川 成都 610209
3 中国科学院大学，北京 100049
由于人眼像差的多样性和不确定性，自适应光学在活体人眼视网膜高分辨率成像临床应用中受到了限制。对患有青光眼或糖尿病的中国人眼像差数据进行统计分析，并在此基础上分析了人眼像差对成像质量的影响及对波前校正器的性能需求。分析结果表明青光眼和糖尿病患者的人眼高阶像差分别是正常人眼高阶像差的2.9和1.8倍，为了获得接近衍射极限分辨率的视网膜图像，对这两类病眼的像差校正均应该高于8阶泽尼克多项式，并且波前校正器的行程需要分别达到39 μm和14 μm以上。分析结果对基于自适应光学的临床眼科仪器开发有一定的指导意义。
自适应光学 人眼像差 波前校正 视网膜成像 光学学报
2015, 35(s1): s133001
1 中国科学院光电技术研究所自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
结合人眼自适应光学系统中无需复原Zernike模式系数的特性，提出基于控制信号重置的双变形镜并行控制的改进算法，改进后的算法可以减少矩阵运算量，并能相应地减少存储空间，使其适宜于人眼自适应光学系统的工作特性。对控制算法进行理论介绍，通过模拟仿真证明其可行性，并将算法应用于双变形镜人眼视网膜高分辨率成像系统,实现了对双变形镜的快速稳定控制，获得了眼底视网膜高分辨率图像。模拟仿真和实验结果表明，该算法能够有效地补偿相伴畸变和抑制两个变形镜之间的耦合。
自适应光学 双变形镜 并行控制 视网膜成像 光学学报
2015, 35(s1): s101007
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
如何有效校正随人群起伏很大的人眼像差，提高视网膜高分辨率成像技术的人群适用范围是临床应用面临的最大难题。现有的单一波前校正器无法同时清除高阶和低阶视觉像差。针对人眼高阶像差校正需求，研制成功了169单元3 mm 极间距分立式压电变形镜，并与大行程Bimorph变形镜组合，建立了一套双变形镜的人眼视网膜成像系统。系统可实现对离焦小于±4.5 D、散光小于±3.0 D 的低阶像差及前8阶Zernike像差的有效校正，极大地提高了系统的人群适用范围和成像质量。以低阶像差大小作为入选标准，进行小样本量人眼视网膜成像实验，获得了近衍射极限的视网膜图像。该系统适用范围明确，便于后续临床应用。
自适应光学 变形镜 人眼像差 视网膜成像
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
利用双眼自适应光学 (AO)视觉仿真器测量了两种不同亮度条件 (1和 100 cd/m2)下人眼像差对双眼对比敏感度和双眼叠加作用的影响, 并针对 2 c/d, 8 c/d和 16 c/d(周期每度 )三种不同的信号空间频率进行了测试。实验结果表明, 自适应光学像差矫正能够使得双眼对比敏感度函数呈现出各个测试频率上的整体升高。在两种亮度条件下, 双眼对比敏感度收益与单眼相比均无统计上的显著差异 (p>0.05)。在中高频范围 (8 c/d、16 c/d), 单双眼的 AO像差矫正收益均随亮度的升高而升高。对于本文测试的三种信号频率, 高亮度条件下的 AO像差矫正对双眼叠加作用无显著影响, 而在低亮度条件下, AO像差矫正使双眼叠加作用降低。本文为不同亮度下的双眼视觉信息处理机制提供了重要依据。
自适应光学 视觉研究 亮度 人眼像差 adaptive optics vision research light level ocular aberrations
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
3 中国科学技术大学生命科学学院视觉研究实验室, 安徽 合肥 230027
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。
视觉光学 神经对比敏感度 波前像差 人眼
