[發明專利]基于雙變形鏡人眼像差自適應光學校正系統和方法

無效

• 申請號: 201210574541.6
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN102998793A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 梁春;沈建新;鈕賽賽
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G02B26/06
• 分類號: G02B26/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

1.一種基于雙變形鏡人眼像差自適應光學校正系統，其特征在于：包括紅外激光光源、分光鏡、孔徑匹配系統I、孔徑匹配系統II、孔徑匹配系統III、波前傳感器、變形鏡I、變形鏡II和控制計算機；所述分光鏡、孔徑匹配系統I、變形鏡I、孔徑匹配系統II、變形鏡II、孔徑匹配系統III在同一光路上，含有人眼波前像差的光束經過孔徑匹配系統I后由變形鏡I反射，再經孔徑匹配系統II后由變形鏡II反射，然后經孔徑匹配系統III后進入波前傳感器，計算機利用波前傳感器獲得的畸變波前信息實現模式解耦，并進一步根據不同變形鏡校正能力分別計算控制信號，驅動變形鏡I和變形鏡II實現波前像差校正。

2.根據權利要求1所述的基于雙變形鏡人眼像差自適應光學校正系統，其特征在于：所述變形鏡I、變形鏡II均為微機械薄膜變形鏡。

3.一種基于權利要求1或2所述校正系統的校正方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、對測量的人眼像差進行解耦，將解耦后的人眼像差分解成低階和高階兩部分；

步驟二、通過比較變形鏡I和變形鏡II擬合各階模式產生的波前RMS值來確定變形鏡I、變形鏡II對各階像差的校正能力；在同階模式下，變形鏡的RMS值越高，則其對該階像差的校正能力越強；

步驟三、根據步驟二中確定變形鏡I、變形鏡II對各階像差的校正能力，采用變形鏡I對低階部分進行校正，采用變形鏡II對高階部分進行校正，將兩部分校正結果疊加實現對整個人眼像差的聯合校正。

4.根據權利要求3所述的校正方法，其特征在于：所述步驟一中對測量的人眼像差進行解耦，具體為：

（1-1）對測量的人眼像差進行基于Zernike多項式的波前重建，公式如下：

式中，n是模式復原的項數，c_i是Zernike多項式第i階的模式系數，Z_i(x,y)為第i模式項所對應的Zernike多項式，ε是殘余像差；

（1-2）將波前重建中的模式系數分別對應各階像差得到待校正的人眼波前像模式向量C_e，不考慮像差中的傾斜項，其中向量C_e包括高階像差和低階像差。

5.根據權利要求3所述的校正方法，其特征在于：所述步驟二通過比較變形鏡I和變形鏡II擬合各階模式產生的波前RMS值來確定變形鏡I、變形鏡II對各階像差的校正能力，具體為：

（2-1）將影響函數與實際的控制電壓相乘得到變形鏡擬合該Zernike模式的最大像差C_f,由該像差計算得到擬合產生該Zernike模式對應像差的RMS值；

（2-2）分別控制變形鏡I和變形鏡II對相同系數值的各階模式進行擬合，按照（2-1）所述方法計算得到擬合結果的RMS值，以該RMS值作為指標考核變形鏡對各階像差的校正能力。

6.根據權利要求4所述的校正方法，其特征在于：所述步驟三進行聯合校正，具體為

（3-1）、根據變形鏡I、變形鏡II對各階像差的校正能力，待校正的人眼波前像模式向量C_e分解為：

C_e=C_dm1+C_dm2

其中C_dm1=[0,0,C_e3,C_e4,C_e5,0,0,...0]，C_dm2=[0,0,0,0,0,C_e6,C_e7,…C_en]，共n項，C_dm1為變形鏡I待校正的低階像差、C_dm2為變形鏡II待校正的高階相差；

（3-2）利用下式確定變形鏡I、變形鏡II的理論控制電壓

Pdm1=-V1S1+U1TCdm1Pdm2=-V2S2+U2TCdm2]]>

式中，V_1,，S₁，U₁，V₂，S₂，U₂分別是變形鏡I和變形鏡II的影響函數奇異值分解結果，P_dm1和P_dm2是變形鏡I和變形鏡II的理論控制電壓；

（3-3）利用下式對控制電壓超出變形鏡最大控制電壓部分做截止處理，獲取實際控制校正電壓P_rc，從而實現雙變形鏡聯合校正

Prc=0P<0P0≤P≤1PmaxP>1]]>

式中，P_max是變形鏡最大控制電壓。