高精度的视网膜成像技术,对于医生及时准确地诊断视网膜疾病具有非常重要的意义。但传统的2D视网膜成像的方法受眼睛的晶状体和角膜的干涉会产生像差畸变,导致了图像的扭曲变形,严重影响医生的诊断。通过自适应光学系统可以校正和补偿高阶的像差畸变,但其核心部件变形镜(DM)工作行程受限制,眼内高阶不确定时变像差的校正补偿控制困难,且制造成本高。本课题针对高精度、低成本、大行程的新型磁液体微变形反射镜(MFDM)在人眼视网膜成像诊断中的高阶像差补偿与校正中的应用,研究新型MFDM的成形机理、动力学建模、电-磁-液-机械多领域优化设计以及制造装配和精度分析等问题,实现该类新型磁液体微成像装置的数字化设计,完成面向眼膜成像诊断MFDM控制系统设计与原理样机性能测试研究,为进一步研究MFDM在人眼视网膜波前校正系统中应用提供理论和实验依据。
Deformable mirror;Magnetic Fluid;Silver nanoparticle film;Surface shape;Wavefront aberration correction
本项目针对高精度的视网膜成像自适应光学技术研究了磁液体变形反射镜的变形理论、工作原理与样机设计实验验证。首先根据人眼的生理结构研究了人眼波前像差的特性以及人眼像差的Zernike多项式表示。建立了基于夏克-哈特曼波前传感器和波前探测斜率的Zernike波前重构模型。然后,研究了磁液体变形镜的变形机理,根据质量守恒、动量守恒和麦克斯韦方程的基本原理,建立了致动器电磁线圈阵列所产生的磁场所导致的反射镜的表面形状的变化理论模型。针对磁液体反射特性较差的问题,研究了纳米银颗粒液状反射膜的制备和性能表征。最后开发了MFDM的原理样机,在原理样机的基础上进行了磁液面静态变形性能测试,验证了理论模型的正确性,为进一步研究 MFDM 在人眼视网膜波前校正系统中应用提供理论和实验依据。