Wavefront Control Algorithm Research on Micromachined Membrane Deformable Mirror in the Human Eye Aberration Correction

Linear Quadratic Gaussian Optimal Control for Human Eye Aberration Correction

“…自适应光学系统是以光学波前为研究对象的自动控制系统 [1] ， 主要由波前传感器(WFS)、 变形镜(DM)和 控制器三个模块组成 [2] ， 其中控制器对应的控制问题可以被归纳为变形镜面形控制问题， 其目的就是让变形 镜 产 生 一 个 能 完 全 消 除 入 射 波 前 像 差 或 者 能 使 残 余 像 差 达 到 最 小 的 期 望 面 形 。 但 对 于 人 眼 视 网 膜 成 像 自 适 应 光 学 系 统 ， 由 于 人 眼 波 前 像 差 具 有 动 态 特 性 ， 为 获 得 清 晰 的 、 高 分 辨 率 的 眼 底 图 像 ， 变 形 镜 必 须 能 够 实 收稿日期：2013-10-12; 收到修改稿日期：2013-12-03; 网络出版日期: 2014-03-14 基 金 项 目 ：安 徽 省 自 然 科 学 基 金 面 上 项 目 (1208085MA09)、 安 徽 省 高 校 省 级 优 秀 青 年 人 才 基 金 (2012SQRL151)、 安 徽 省 时跟踪并补偿人眼中随时间变化的像差信息 [3][4] ， 即提高系统的控制带宽 。因此 ， 对波前像差特别是动态像 差的校正能力不仅仅取决于变形镜等硬件的性能， 还与自适应光学系统中的控制算法密切相关。 目 前 自 适 应 光 学 系 统 中 控 制 算 法 主 要 是 基 于 自 动 控 制 理 论 的 控 制 算 法 ， 常 用 的 有 纯 积 分 控 制 、 最 小 拍 控制等算法 [5] 。基于自动控制理论的自适应光学系统控制主要通过选择相对合适的控制器传递函数对系统 的输入和输出特性进行研究， 这属于亚优化的控制方法 [6] ， 不能很好地解决自适应光学系统中多输入量的最 优化控制问题。Kulcar 等 [7] 证明了自适应光学系统在自动控制原理下优化控制的局限性， 并指出了在最小…”