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简介 P%#*-zCCx o/C\d$i' 人眼光学模型可用来设计眼科用设备,光学系统注定了要与人眼一起使用。本文演示了这样一个模型:Arizona眼睛模型,在Jim Schwiegerling教授的书中有详细描述:《Field Guide to Visual and Ophthalmic Optics》。AZ眼睛模型达到了基于平均临床数据所决定的轴上和轴外像差等级。FRED文件包含了此眼睛模型及几个用来分析它的光源,并包括一个基于想要的屈光度来调整模型的内嵌脚本。 GEEW?8 j:}D Bk 模型 0]D{Va =)E,8L 模型的定义如表1种所示,由半径、圆锥常数、折射率、阿贝数、到下一面的距离等一系列表面组成。一些参数由屈光度(A)来决定。 ?W(6 %0$qP0|`3I Table 1. AZ眼睛模型的定义 {
.*y 在FRED中使用0屈光度来创建的,光瞳加在了透镜的前面。材料是创建一个新的材料并选择类型“Model Material”,输入的参数是nd和vd. kKPi:G52F &AlJ "N| 光源 % ,N< f>s?4 多个光源定义来分析该模型的不同特性。图1显示了所以的光源和提示信息告诉您他们可以用来做什么。 S.Z9$k% =
pI?A^ 2P]L9'N{Y 图1. 光源和提示信息使用 Wm H~m k" 除了“Letter F”之外的所有光源的光线位置设定在了孔径光阑位置处,并增加了pre-propagation distance= -8。尽管光线在光瞳处创建,规定的传输方向相对于光线位置在pre-propagation distance之后。这意味着光束沿着Z轴在眼睛的前面以平行光入射,而不是在光瞳处入射。 ?-tVSRKQ MwfOy@|N 在往下看是内置的脚本用来修改屈光度,使其为4(250mm),光源“Letter F”在视网膜处生成一个字母为F的图像。绿色的光线聚焦的非常好而红色和蓝色光线有一点的模糊。使用Positions Spot Diagram分析工具来观察最为合适。 >7roe []-| Ja SI^go 图2. 字母F光源的设定方法光 Yp0/Ab(v =l.+,|ZH! 图3. 字母F在视网膜上位置点列图 ->h6j 视网膜的散射 ,=aJVb=C 16L]=&@ 在散射文件中,有一个名为“Retina surface”的72%的反射型朗伯散射,它为视网膜的散射提供了一个粗略的近似。为了模拟来自视网膜的散射,改变自定义元件“Eye ball” 下的视网膜的表面从“halt all” 到”Allow All”。并使几何中“plane”可追迹。 kGL1!=> \`ZW* EtPI _:+
KMR 图4. 视网膜朗伯散射设定 .i^7|o: 注意在视网膜的表面有散射重点采样规格定义,在“Scatter”标签的底部可获取该信息。“toward pupil”指定散射光朝向光瞳,半角度10度。 2 o#,kGd ?x^z]N|P `fNG$ODL 图5. 视网膜重点采样规格设定 xr7+$:>a 脚本 DfV~!bY Dw7vv]+ S 内置脚本使用对话框显示屈光度和光瞳直径的数值设置。使用FRED Basic脚本创建和使用对话框非常容易。图6显示了如何获取用户自定义对话框,如下图所示: ,v&L:a hoT/KWD, 图6. 用户对话框的创建与编辑 /t6X(*xoy 图7. 用户对话框编辑器 n!6Z]\8~$ 如果“OK”按钮按下,将会核对对话框下面的代码行,如果点击取消则脚本终止。然后输入的参数赋予变量,如果此处是保留为空白,则使用默认值。因此,如果没有值输入并点击“OK”按钮,则脚本是以屈光度为0,光瞳直径为4mm来运行的。 be e5 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 lNv".Y=l [ >^PRs 分析 $5L0.$Tj 2"fO6!hh 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 Z_gC&7+ k'$!(*]\b 图7. 字母F在视网膜上颜色分析 m=Q[\.Ra 脚本代码 m%"uPv\ p'sc0@}_O Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. }pa9%BQI -dv%H{ Dim entity As T_ENTITY w'X]M#Q>< Dim op As T_OPERATION _5MNMVLwW Dim mat As T_MODELMATERIAL w#N?l!5 Dim A As Double =&!HwOnp Dim pupilDiam As Double (~)%Fo9X" Dim eID As Long cst}Ibfi Dim parID As Long LkLN7| Dim count As Integer ;pD)m/$h` Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double u*7Z~R Dim tlens As Double, nlens As Double \@}#Gez Dim curv As Double, conic As Double Xnuzr"4u Dim ok As Long GHF_R,7 ]APvp.Tw: Sub Main
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O"i3>C ES<{4<Kpx '用户输入对话框 $|$e% Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 ^). ) TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 dY"}\v6 Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 +>7$4`Nb2 OKButton 40,91,90,21 tn|,O.t CancelButton 190,91,90,21 4yaxl\2 Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 )'
xETA TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 '!Gs>T+ End Dialog 5cK@WE: Dim dlg As UserDialog ;nmM7TZ; fag^7r z ok = Dialog (dlg) aTGdmj! 7ou46v|m5 If ok=0 Then 'cancel button was pressed 91of~ffh Print "Execution cancelled." e75UMWaeC End .bf<<+'o End If Gjz[1d P6Bl
*@G 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty 2JmZ{ If dlg.TextBox1 = "" Then z"DkFvA A = 0 'Default accommodation )a=/8ofe Else bg?"ILpk A = CDbl(dlg.TextBox1) xx*2?i End If BO.dz06(Rw _SZ5P>GIU If dlg.TextBox2 = "" Then ]WJfgN4 pupilDiam = 4 'Default pupil diameter /?"8-0d Else lH|LdlX pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) OMihXt[ End If RV-h IdAU OlxX.wP Print " " -Uo?WXP]B' Print "Accommodation = " & A & " Diopters" N0n^L|(R Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" \'19BAm' *.f2VQ~H ' Calculate new parameters with accommodation 5;)*T6Y taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness LT+3q%W.UC G>T')A Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens tPHS98y CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens b'x$2K;E $e\N+~KNCy Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens F5gObIJtuY CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens q}L+/+b AyE\fY5 tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness
tUE'K.- tPuut\ee nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction q]4pEip ,:v&4x&= 'Adjust parameters to account for accommodation 7z~Ghz Z&!!]"I '************************************************************************* =G-N`
39 'Aqueous thickness (Position of Lens) [JTto!Ih$ '************************************************************************* Zu<]bv eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) w,.qCp T$_ GetCustomElement eID, entity O>DNC-m)i{ E\)eu1Hw4B parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) /k:$l9C[ SKXBrD=- ' Delete any shift(s) in z =N.!k Vkl count = 0 qFRdg V>8 While GetOperationCount(eID)>count ?~ULIO' GetOperation eID, count, op X=p"5hhfn If op.Type="ShiftZ" Then &hZwZgV+3 DeleteOperation eID,count O ++/ry%k count=count-1 ,8K'F
End If {_ V0 count=count+1 1]4^V7y Wend ;q#]-^ T|'&K:[TJ 'Set new shift in gb-{2p>} op.Type = "ShiftZ" gp< =Gmd op.val1 = taq *:_~Nn9_R; op.parent = parID M^SuV AddOperation eID, op wODvc9p}] Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 2z2` E[Bo4?s&^ '************************************************************************* -$4kBYC l+ 'Radius and conic constant of anterior lens 4L:>4X[T '************************************************************************* IS_Su;w>4 eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) ^7XAw:
? GetConic eID, entity, curv, conic P2k7M(I_& -Wo15O" SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant NCt~9xS. Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant i+(GNcg2 4~u9B/v '************************************************************************* K84&sSi 'Radius and conic constant of posterior lens {sc[RRN~C '************************************************************************* .gD km^ eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) aw$Y`6,S GetConic eID, entity, curv, conic -}<g-*m"q f]_mzF=& SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost fGu!M9qN4 Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost "n- pl Q-('5a19J '************************************************************************* 79ZxqvB\ 'Lens thickness (Position of posterior lens surface) ju{%'D!d9 '************************************************************************* pC^[ [5A jXcNAl parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) !Cb=B #EwK"S~ ' Delete any z-shift(s) #8?^C]*{0 count = 0 \graMu}- While GetOperationCount(eID)>count ,/o(|sks GetOperation eID, count, op H-&3} If op.Type="ShiftZ" Then b(T@~P/ DeleteOperation eID,count ?y_awoBd1 count=count-1 WN0c%kz= End If 1_3?R}$Wl count=count+1 .Ty,_3+{#p Wend h3 @s2 fK YX;nMyD?~ 'Set new z-shift =R9*;6?N op.Type = "ShiftZ" %cj58zO|y op.val1 = tlens W8*
2;F] op.parent = parID 8ui=2k( AddOperation eID, op >UN vkQ: Print "Set lens thickness = " & tlens Ruj.J, )0|):g '************************************************************************* $c9=mjwH 'Lens index of refraction J#@lV '************************************************************************* "_)|8|gN eID = FindMaterial( "Lens" ) oc;VIK)g]c GetModelMaterial eID, mat [Yvsa,2 UPO^V:.R4 mat.Nd = nlens X%`KYo% SetModelMaterial eID, mat ewQe/Fq Print "Set lens index of refraction = " & nlens [d:@1yc b7v dk '************************************************************************* 1*c>I@I; 'Pupil diameter H5p5S\g-) '************************************************************************* DPeVKyjU eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Pupil.Iris" ) '>]&r |