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自适应光学眼底相机是最早被研制出来的活体人眼视网膜高分辨率成像系统。由于自适应光学技术的校正作用,复杂、个性化、缓变的人眼像差被抑制,因此空间分辨率相比其它普通检眼仪器大大提高。它能够呈现视网膜诸如视细胞、毛细血管等细微结构的能力为生理研究和疾病诊断带来了全新的机会。然而,这种基本的自适应光学视网膜显微成像系统尚存在不完善之处,例如,采用静态单帧成像方式,使用单一工作波长等等,限制了其由实验室向临床推广。本文针对以上不足,开展了活体人眼视网膜高分辨率动态及多色成像技术研究,相应的成像系统原型设计和研制工作,以及初步的活体视网膜成像实验。 动态连续成像采用完全不同的架构,在时间分辨上大大有所提高。首先是对视网膜成像的效率和成功率有了大幅的提高,在2s的时间内就可完成原来可能需要1个小时的同等工作量;其次,定位于视细胞层和毛细血管层进行动态连续成像,获取了高分辨率视频,并且还观察到了以前无法拍摄的毛细血管中血液和血细胞流动,不但功能得到扩展,可视化效果也大大提高。 多波长同时成像需要对成像光学系统和人眼光学系统同时考虑色差补偿。本文基于ZEMAX软件,通过分析和设计,给出了考虑实际间距的人眼色差补偿镜,以及透视式和折反式两种结构成像光学系统设计,并采用550nm和650nm波长对眼底血管进行成像验证。 在前面工作基础上,进一步开展了变焦多通道成像技术研究,搭建了变焦多通道连续显微成像系统,并完成两个波长的原理性验证实验。实验表明,采用该技术方案成功获得了视网膜的视频,两个通道同时得到不同波长图像,视网膜运动引起的图像漂移方向和幅度是一致的,便于软件后期对进行图像配准。 本论文概括起来是对基于自适应光学像差校正的活体人眼视网膜显微成像技术,从时间、波长、信息通道三个维度进行扩展或增强的成像技术研究。本文主要创新点如下: 1、通过推导得到了基于实际相机参数且满足信噪比阈值的最低照明光功率表达式,并借助光功率宽容度这个指标,重点分析了曝光时间、波长等因素,得到了动态连续成像情况下比较理想的实验参数组合; 2、研制了动态连续成像原型系统,通过外调制方式实现脉冲光照明,成像相机在外触发条件下同步工作,实现了活体人眼视网膜动态连续显微成像,获得了关于视细胞层、毛细血管层以及内部血流的高分辨率视频(25Hz); 3、同时补偿了光学成像系统和人眼光学系统的色差,开展了双波长同时高分辨率眼底成像实验; 4、首次提出了变焦多通道成像技术方案,该方案集动态连续成像、多波长同时成像优点于一身,该方法随着相机器件性能提高,将会获得更大的发展空间。