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。

针对目前人眼像差哈特曼夏克测量仪不能自动补偿人眼离焦的不足, 通过分析不同调焦状态下连续采集的哈特曼夏克光斑图像序列, 构造了离焦补偿评价函数, 在现有像差测量仪平台上实现了人眼像差自动离焦补偿。算法根据调焦过程中哈特曼夏克光斑的形态变化, 定义了通过光斑图像评估离焦补偿结果的评价标准, 并依据评价函数确定最佳光斑图像对应的离焦补偿量, 从而确保哈特曼夏克波前传感器能准确测得离焦补偿后剩余的人眼像差。实验结果表明, 本方法对杂散光噪声具有较强的稳健性, 可以准确实现调焦系统的自动离焦补偿, 为后续像差测量仪精密测量人眼高阶像差提供了十分重要的方法。

为了解决采用细平行光照明测量大像差人眼时测量精度下降的问题,设计了一种自动可调照明系统。照明光路中加入了一个位置可以自动调整的准直透镜,调整这个透镜的位置可以准确地改变照明光的光屈度,精密电控平移台可以对准直透镜的位置进行快速准确扫描定位。实验测量了模拟眼的像差,对细平行光照明系统和自动可调照明系统的实验结果进行了对比。结果显示,使用自动可调照明使传感器获得图像的峰值信噪比(PSNR)由5.72 dB提高到19.89 dB,对-5 m-1模拟眼测量的平均离焦也由-(4.285±0.208) m-1提高到-(5.041±0.157) m-1,表明使用自动可调照明系统提高了Hartmann-Shack传感器图像的信噪比,使测量结果更加准确。