基于自适应光学的活体人眼视网膜高分辨率成像技术能够获得接近衍射极限分辨率的视网膜图像,这在眼科疾病特别是眼底疾病的发病机理研究、疾病早期诊断、不同治疗手段和药物疗效评价以及视觉科学研究等方面具有重要应用价值。然而,由于人眼像差具有随人群起伏很大、低阶与高阶并存的特点以及受到目前波前校正器研制技术的限制,自适应光学视网膜高分辨率成像技术在临床应用上面临着巨大挑战:成像系统像差校正能力有限、临床成像成功率低、人群适用范围较窄。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该技术最终迈向临床应用所面临的最大难题。本论文正是在这样的背景下,开展了双变形镜人眼视网膜高分辨率显微成像技术研究及系统研制工作。论文以实际人眼像差统计特性为基础,分析人眼像差对自适应光学系统的性能需求并提出双变形镜人眼像差校正方案,设计研制了基于双变形镜的人眼视网膜高分辨率显微成像系统并在该系统上完成了活体人眼视网膜高分辨率显微成像实验。具体的工作如下:1、对中国人眼像差特性进行统计分析并建立像差统计模型。在对人眼生理结构及人眼像差的产生、描述方法以及其固有特性调研后,临床采集了676例中国人眼像差数据,对其空间特性进行统计分析,并在此基础上建立了符合人眼像差统计规律的多元高斯人眼像差统计模型,为后续系统设计和研制提供依据。2、对人眼像差校正需求进行分析并确立人眼像差校正方案。基于人眼像差特性统计结果,提出人眼像差对自适应光学系统核心器件变形镜的性能需求,即变形镜行程应大于20μm,空间分辨率至少应该满足对前8阶44项Zernike像差具有良好的拟合能力;在对目前常用于人眼像差校正的几类波前校正器特性进行分析后,确立了双变形镜人眼像差校正方案,并确定采用35单元Bimorph变形镜校正大幅值人眼低阶像差;针对以往变形镜高阶像差校正能力不足这一问题,基于人眼像差特性统计结果设计并定制了145单元3毫米极间距变形镜,该变形镜具有较高的空间分辨率,适合用于人眼高阶像差校正。3、研制双变形镜人眼视网膜高分辨率显微成像原型系统并开展活体人眼视网膜高分辨显微成像实验研究。基于双变形镜自适应光学视网膜显微成像系统原理,首先对系统双变形镜驱动器与哈特曼子孔径之间的布局匹配进行优化设计,并确定哈特曼传感器参数,从而使系统在获得良好像差校正效果的同时具有较高的稳定性;随后对系统软件设计进行了详细研究,采用改进的控制信号重置算法实现了对双变形镜的并行稳定控制,并编写全套成像系统控制软件使系统各部分协调工作从而完成对视网膜的动态连续成像任务;在此基础上,实际搭建了双变形镜人眼视网膜高分辨率显微成像原型系统,整套系统分辨率达到1.1倍衍射极限,对应眼底视网膜分辨率约为2.0μm,大行程35单元Bimorph变形镜的使用使得系统具有较大的低价像差校正范围,能够对±4.5D以内的离焦、±3.0D以内的散光进行有效校正,高分辨率145单元PZT变形镜的使用使系统具有较高的像差校正精度,能够对前8阶44项Zernike像差进行有效校正;最后开展了视网膜高分辨率成像实验,获取了活体人眼视网膜视细胞层、毛细血管层的精细结构图像,进一步对系统像差校正范围及校正精度进行了验证。