通过视网膜微血管形态检查可以早期诊断内分泌疾病。但是，由于人眼像差的存在，使临床所用检眼镜的分辨率大幅下降，不能直接看到10μm以下的微细血管。自适应光学技术能够实时补偿人眼像差，得到接近衍射极限的视网膜视觉细胞图像，但对视网膜微细血管成像时还存在一些问题。本论文针对准确定位微细血管困难、图像对比度难以达到临床要求等问题，结合人眼的光学特性，进行了一系列光学系统的创新设计。采用视标盯视方法进行眼底方位定位。根据人眼焦深、调节误差、视觉锐度和对颜色的敏感度，设计视标的位置、形状、照明波长等：确定眼前1D处的视标满足准确性、普适性的要求；设计马耳他十字视标，调节支臂可满足不同视力的人眼盯视；采用人眼最敏感的绿光照射视标，有利于提高人眼盯视能力。根据视网膜结构，定位方法分三步：1）选择小凹中心为定位的基准，2）横向定位之后，按照系统放大倍率，将成像相机进行轴向位移，聚焦到位于视网膜内部几层的血管，3）找到较粗血管后，可沿血管走势有意识控制横向定位，直至寻找到10μm以下微细血管。设计了具有微细血管搜寻定位的自适应光学成像系统。根据视网膜血管的吸收波长，确定了高对比度视网膜血管的成像方法：1）先用785nm红外光搜寻，以避免绿光长时曝光对人眼的强烈刺激，2）再使用561nm绿光数毫秒曝光成像。通过理论计算得到具体的有利于提高对比度的途径。利用血液与周围组织结构偏振性的差异，设计液晶偏振自适应光学系统，利用微细血管的消偏光成像，对比度达到0.25，较原来提高约1.2倍。针对实际光路中由于光学器件的加工和光学系统装调中的误差，极限分辨率远远达不到理想设计值的问题，设计简易化自适应光学系统，大大减少所使用的光学元器件的个数。在保证系统校正功能的基础上，提高了系统的能量利用率和调制传递函数。利用图像配准与叠加消除噪声以提高对比度，使得获得的图像具有更高的临床使用价值。