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简介 G'A R`"F ?5
7Sk+ 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。 7Jho}5J D}X\Ca"h 模型 Dm<A
^u8 sLAQE64\" 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。 'q:`? nJ^ y
h9*z3 Table 1. AZ眼睛模型的定义 @I!0-OjL 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. B&uz;L3 S|`o]?nc> 光源 e**qF=HCw "LTad`]<Ro 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。 <W $mj04@ ,DkNLE W:L
AP
R 图1. 光源和提示信息使用 Q$@I"V&G. 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。 y_lU=(%Jd u:_,GQ )\ 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。 jtc]>]6i 81Z) eO# 图2. 字母F光源的设定方法光 kpN)zxfk 7O-x<P; 图3. 字母F在视网膜上位置点列图 :G%61x&=Zc 视网膜的散射 .ctw2x5W Hja3a{LH 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。 v
z '&%( [K0(RDV)% '16b2n+F@# 图4. 视网膜朗伯散射设定 fS78>*K 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。 HCC#j9UN6 5C5sgR C
]-/VHh 图5. 视网膜重点采样规格设定 ckE-",G 脚本 u5f9Jw} bB3powy9 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: b2&0Hx dVT$ VQg 图6. 用户对话框的创建与编辑 bAtSV u 图7. 用户对话框编辑器 <l E<f+ 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。 n8ZZ#}Nhg 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 -z%^)VE N64dO[op 分析 x-&@wMqkc mSh[}%swj 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 nk's_a*Z CN8Y\<Ar 图7. 字母F在视网膜上颜色分析
tG22#F` 脚本代码 %^1V4 JO6)-U$7UG Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. +}os&[S KF!Yf\ Dim entity As T_ENTITY ,M
^<CJ Dim op As T_OPERATION aQ\$A`? Dim mat As T_MODELMATERIAL >V8-i` Dim A As Double K} X&AJ5A Dim pupilDiam As Double ML56k~"BL Dim eID As Long 7}5JDG Dim parID As Long Sw,+p Dim count As Integer +E(L \ Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double <&g,Nc'5C Dim tlens As Double, nlens As Double EaY?aAuS: Dim curv As Double, conic As Double O`t&ldU Dim ok As Long p}pjfG HJ[c M6$2 Sub Main XW)lDiJl "CQa.% '用户输入对话框 L2i_X@/ Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 4*cEag TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 a![{M<Y~ Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 j[J-f@F \Y OKButton 40,91,90,21 #r~# I}U CancelButton 190,91,90,21 q\4Xs$APq Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1
B Qxs~ TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 Zaf:fsj> End Dialog .2Elr(&*h Dim dlg As UserDialog ?ri?GmI| LxSpctiNx ok = Dialog (dlg) ,Np0wg0 l'E*=Rn If ok=0 Then 'cancel button was pressed W/bQd)Jvk Print "Execution cancelled." :zke %Yx End 8COGsWK End If z3m85F%dR \\H}`0m: 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty k:#!zK} If dlg.TextBox1 = "" Then 6@F9G4<Z A = 0 'Default accommodation ;)z:fToh Else Nv}=L
: E A = CDbl(dlg.TextBox1) ' ;FnIZ End If DGn;m\B Eib5 If dlg.TextBox2 = "" Then a;qryUyG pupilDiam = 4 'Default pupil diameter +RM SA^ Else -[9JJ/7y
pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) Q}K"24`= End If G3vxjD<DMW 1N#|
}ad Print " " *:LK8U Print "Accommodation = " & A & " Diopters" /1V xc 6 Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" $)ijN^hV o!Ieb ' Calculate new parameters with accommodation 6"5A%{J taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness gpvYb7Of0 *-=(Q`3 Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens Zd}9O jz5 CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens FF(#]vz ' PI:4m%[ Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens O1U= X:Zl CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens
Rn(ec t?-n*9,#S tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness Ml{Z
Ms5ap<q# nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction ~"&|W'he[ 2Aazy'/ 'Adjust parameters to account for accommodation #@9/g L:pYn_ '************************************************************************* wc NOLUl 'Aqueous thickness (Position of Lens) ~hnQUS`A '************************************************************************* JPc+rfF eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) k"T}2 7 GetCustomElement eID, entity 0KcyLAJ r6MMCJ|G parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) P}y +G| 9~5uaP$S ' Delete any shift(s) in z RXpw! count = 0 Pg0x/X{t While GetOperationCount(eID)>count GmeQ`;9, GetOperation eID, count, op D9CaFu If op.Type="ShiftZ" Then &0OG*}gi DeleteOperation eID,count hOu3 bA count=count-1 ,.83m%i End If jk; clwyz/ count=count+1 x=hiQ>BIO0 Wend @fZ,.2ar (cAIvgI 'Set new shift in HZzD VCU op.Type = "ShiftZ" .779pT!,M op.val1 = taq L%*!`TN op.parent = parID 3nIU1e AddOperation eID, op Sz)' ogl Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 SO|NaqWa fNli '************************************************************************* 5,Jp[bw{H{ 'Radius and conic constant of anterior lens zU kgG61 '************************************************************************* ^pAAzr"hv eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) nX6u(U GetConic eID, entity, curv, conic g|DF[ ?*G|XnM& SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant rxgbV.tx Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant $k@O`xD,q $Uq|w[LA '************************************************************************* ?>D+ge 'Radius and conic constant of posterior lens (^8Y|:Tz '************************************************************************* F 5bj=mI eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) b@gc{R}7 GetConic eID, entity, curv, conic Xk~D$~4< M)J5;^[" SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost vsCCB}7\ Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost ~9a<0Mc? v}}F,c(f '************************************************************************* nMq,F#`3N 'Lens thickness (Position of posterior lens surface) Sxt"B '*************************************************************************
acajHs ExY] Sdx parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) GfxZ'VIn 9|^2",V ' Delete any z-shift(s) <.x{|p count = 0 fy>{QC\ While GetOperationCount(eID)>count . oF
&Ff/[ GetOperation eID, count, op .LPV#& If op.Type="ShiftZ" Then qTRsZz@ DeleteOperation eID,count !_]Y~[ count=count-1 9Z@hPX3. End If :;RMo2Tl count=count+1 @wGPqg Wend ?hZAxR\ 4M=]wR; 'Set new z-shift Avge eJi op.Type = "ShiftZ" )!th7sH op.val1 = tlens |{z:IQLv op.parent = parID p,EQ#Ik AddOperation eID, op "(3[+W{| Print "Set lens thickness = " & tlens gDQ^)1k B?eCe}*f;B '************************************************************************* j2t7'bO_ 'Lens index of refraction JK7G/]j+Ez '************************************************************************* 9@SC}AF. eID = FindMaterial( "Lens" ) !{+,B5 Hc GetModelMaterial eID, mat 5N#aXG^9 fbyd"(V8r mat.Nd = nlens |%BOZT SetModelMaterial eID, mat b<tNk]7 Print "Set lens index of refraction = " & nlens n2"a{Ofhlf NJ%P/\ C '************************************************************************* KaLzg5is 'Pupil diameter HDz5& |