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光線經(jīng)過傳播的介質(zhì)的特點(diǎn)-顯微鏡生物圖像分析

自適應(yīng)光學(xué)主要包括三個(gè)重要組件：(1)波面感測(cè)元件(Wavefront Sensor)，由高感度

陣列微透鏡與光電感測(cè)元件構(gòu)成，將所接收的光能量轉(zhuǎn)成電流強(qiáng)度。(2)可變形反射鏡

(Deformable Mirror)或稱為相位修正器(Phase Corrector)，依據(jù)所接收的修正回饋訊號(hào)，

調(diào)整反射鏡表面形狀(微小變量)，以補(bǔ)償因空氣擾動(dòng)所造成的波面變形，恢復(fù)原有波面

形狀，圖 19 為可變形反射鏡功能示意圖。(3)補(bǔ)償理論與回饋訊號(hào)控制軟件(Software

Feedback and Control Algorithms)，能即時(shí)將由波面感測(cè)元件所取得的波面訊息，依據(jù)變

形補(bǔ)償理論計(jì)算，并傳送訊號(hào)至可變形反射鏡，調(diào)整表面應(yīng)有的微小變形量，入射光線

經(jīng)可變形反射鏡反射后即可還原原有的波面形狀。圖 20 為原始影像與經(jīng)過自適應(yīng)光學(xué)

系統(tǒng)校正后的影像比較圖。

(1). 自適應(yīng)光學(xué)儀器(Adaptive Optics Instrumentation)：

自適應(yīng)光學(xué)除已應(yīng)用于天文光學(xué)儀器上，近年來更應(yīng)用人眼視網(wǎng)膜取像的醫(yī)療器

材。美國(guó) Rochester 大學(xué)自適應(yīng)光學(xué)研究中心與 Indiana 大學(xué)均有相關(guān)研究成果，將自適

應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，可達(dá)到主動(dòng)式的光束掃描視網(wǎng)膜，且能補(bǔ)償人眼的像差對(duì)視

網(wǎng)膜取像的干擾(參考圖 21)，以及處理不同的瞳孔大小與成像時(shí)的離焦(Defocus)現(xiàn)象。

理論上，自適應(yīng)光學(xué)視網(wǎng)膜成像系統(tǒng)，在某一光學(xué)波長(zhǎng)范圍內(nèi)，可產(chǎn)生繞射極限的視網(wǎng)

膜影像品質(zhì)，并可在視網(wǎng)膜中心 30 度內(nèi)的任何地方進(jìn)行取像。但由于眼睛等暈的

(Isoplanatic)角度大約 2 度，成像系統(tǒng)的視角不可能擴(kuò)大到這么大的角度范圍，因此需要

藉由自適應(yīng)光學(xué)相關(guān)組件，能隨著取像角度的變化作動(dòng)態(tài)調(diào)整，才能達(dá)到大角度的取像

區(qū)域。圖 22 為視網(wǎng)膜的取像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖 23 為無自適應(yīng)光學(xué)補(bǔ)償與有自適應(yīng)光

學(xué)補(bǔ)償?shù)囊暰W(wǎng)膜影像圖，右圖影像品質(zhì)明顯較佳

光線經(jīng)過傳播的介質(zhì)，因熱流或介質(zhì)非均勻性擾動(dòng)(Turbulence)問題，造成光

線相位的變形，自適應(yīng)光學(xué)發(fā)展的目的，在于恢復(fù)光線原來的波面(Wavefront)形狀與特

性，以便能獲得與觀測(cè)到正確的訊息。由于擾動(dòng)是持續(xù)變化，因此自適應(yīng)光學(xué)必須要有

快速的調(diào)制速度，能即時(shí)由波面感測(cè)元件偵測(cè)波面訊息，并依據(jù)變形補(bǔ)償理論計(jì)算，傳

送訊號(hào)至可變形反射鏡表面，進(jìn)行微小變形量補(bǔ)償，以恢復(fù)原有的波面形狀。Imagine

Optic 公司產(chǎn)品針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，包括激光光波、醫(yī)療用顯微鏡生物影像、自由空

間光通訊等，也有開發(fā)各類型的波面相位補(bǔ)償軟硬體組件

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