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简介 n u!tk$Q F8En)# 人眼光学模型可用来设计眼科用设备,光学系统注定了要与人眼一起使用。本文演示了这样一个模型:Arizona眼睛模型,在Jim Schwiegerling教授的书中有详细描述:《Field Guide to Visual and Ophthalmic Optics》。AZ眼睛模型达到了基于平均临床数据所决定的轴上和轴外像差等级。FRED文件包含了此眼睛模型及几个用来分析它的光源,并包括一个基于想要的屈光度来调整模型的内嵌脚本。 S>N/K cpJ(77e 模型 #-^y9B .G/2CVMj 模型的定义如表1种所示,由半径、圆锥常数、折射率、阿贝数、到下一面的距离等一系列表面组成。一些参数由屈光度(A)来决定。 ,f3Ck*M o8h1 Table 1. AZ眼睛模型的定义 ,2/y(JX}*! 在FRED中使用0屈光度来创建的,光瞳加在了透镜的前面。材料是创建一个新的材料并选择类型“Model Material”,输入的参数是nd和vd. 1^R:[L4R` 3w!,@=.q 光源 j%TcW!D-_ okSCM#&:[2 多个光源定义来分析该模型的不同特性。图1显示了所以的光源和提示信息告诉您他们可以用来做什么。 =zXA0% kA/V=xO< <}z,!w8 图1. 光源和提示信息使用 >}|Vmy[/ 除了“Letter F”之外的所有光源的光线位置设定在了孔径光阑位置处,并增加了pre-propagation distance= -8。尽管光线在光瞳处创建,规定的传输方向相对于光线位置在pre-propagation distance之后。这意味着光束沿着Z轴在眼睛的前面以平行光入射,而不是在光瞳处入射。 dZi?Z LE>b_gQ$
2 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。 ?T\_"G lRr ={
>s 图2. 字母F光源的设定方法光 +u[?8D7Y `a:L%Ex 图3. 字母F在视网膜上位置点列图 hnp-x3 视网膜的散射 `xm4?6 nApkK1? 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。 7$/%c{o [;*Vm0>t J[7|Ul1
< 图4. 视网膜朗伯散射设定 -)dS`hM 注意在视网膜的表面有散射重点采样规格定义,在“Scatter”标签的底部可获取该信息。“toward pupil”指定散射光朝向光瞳,半角度10度。 j+-+<h/( 6d%'>^`(o- |v?*}6:a 图5. 视网膜重点采样规格设定 "JBTsQDj! 脚本 tc4"huG xZpGSlA 内置脚本使用对话框显示屈光度和光瞳直径的数值设置。使用FRED Basic脚本创建和使用对话框非常容易。图6显示了如何获取用户自定义对话框,如下图所示: W%.ou\GN^t Btu=MUS 图6. 用户对话框的创建与编辑 *LZ^0c: r 图7. 用户对话框编辑器 \8HLQly|@ 如果“OK”按钮按下,将会核对对话框下面的代码行,如果点击取消则脚本终止。然后输入的参数赋予变量,如果此处是保留为空白,则使用默认值。因此,如果没有值输入并点击“OK”按钮,则脚本是以屈光度为0,光瞳直径为4mm来运行的。 SeX:A)*ez% 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 ;xMieqz {%cm;o[7o 分析 yccF#zU QZ:xG:qyk; 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 N-9qNLSP n>-"\cjV 图7. 字母F在视网膜上颜色分析 L^Q q[> 脚本代码 5J 0Sc ZUiInO Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. 2B<0|EGtzw 3Hg}G#]WS Dim entity As T_ENTITY !(L\X'jH Dim op As T_OPERATION JRT,%;*, Dim mat As T_MODELMATERIAL -g`3;1EV^ Dim A As Double \'AS@L"Wj^ Dim pupilDiam As Double v*UJ4r Dim eID As Long <>9zXbI Dim parID As Long x-3!sf@ Dim count As Integer >QJfTkD$ Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double O"Ua|8 Dim tlens As Double, nlens As Double \XI9 +::% Dim curv As Double, conic As Double w6w'Jx Dim ok As Long lAcXi$pF JMa[Ulz Sub Main {?zbrgQ<Z sKLH.@ '用户输入对话框 m?$peRn3{ Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 )rP)-op|A TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 3jG
#<4;J Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 ^%<t^sE OKButton 40,91,90,21 AT6:&5_` CancelButton 190,91,90,21 c'8a)j$$+ Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 YEB@ p. TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 83ajok4E End Dialog {ylhh%t4hi Dim dlg As UserDialog yavoGk iNxuQ7~ ok = Dialog (dlg) EE<^q?[3^ 5_}e?T&s If ok=0 Then 'cancel button was pressed rWXw/a Print "Execution cancelled." 0-9.u`)#yu End l*+5WrOS End If *~0Ko{Avc w_ sA8B 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty %^C.e* If dlg.TextBox1 = "" Then xWa96U[ A = 0 'Default accommodation '\iWp?`$ Else <\If: A = CDbl(dlg.TextBox1) [3#A)#kWm End If \f AL:mJ 1>!wm0;x If dlg.TextBox2 = "" Then s, 8a1o pupilDiam = 4 'Default pupil diameter jD
eNCJ Else RXj6L~vs5_ pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) 3hrODts End If UI,i2<& W?B(Jsv Print " " N%,!&\L Print "Accommodation = " & A & " Diopters" v\UwL-4[ Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" {_]'EK/w F$QAWs ' Calculate new parameters with accommodation +C(v4@=nd taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness t#0/_tD $m:4'r Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens WLTraB[? CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens 1;4]
HNI (xJZeY)-b^ Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens _IK@K6V1 CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens MwlhL? ]757oAXl tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness tv+H4/
*vss nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction SgOn:xg;3L r9a?Y!( 'Adjust parameters to account for accommodation u{o!j7 E!eBQ[@ '************************************************************************* 73C 'Aqueous thickness (Position of Lens) U1>VKP;5Nn '************************************************************************* ~$zodrS9 eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) w;;.bz m GetCustomElement eID, entity vIoV(rc+ |^ao,3h# parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) oM@X)6P_ |Q'l&Gt6 ' Delete any shift(s) in z zLs[vg.( count = 0 H@uCbT While GetOperationCount(eID)>count f&\v+'[p GetOperation eID, count, op -n-rKN.T If op.Type="ShiftZ" Then m,~
@1 DeleteOperation eID,count -'tgr6=|w" count=count-1 QDRgVP End If 2#n4t2p count=count+1 |$r|DX1[ Wend {&'u1y R ~ "]6 'Set new shift in s^/<6kwO op.Type = "ShiftZ" ^XV=(k;~bX op.val1 = taq M.Fu>Xi op.parent = parID Om%9 x AddOperation eID, op Lmy ^/P% Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 *S).@j\{W By
t{3$ '************************************************************************* ccW z,[ 'Radius and conic constant of anterior lens u"%i3%Yjh '************************************************************************* E47U &xL eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) w%no6 ; GetConic eID, entity, curv, conic N{]|!# w,\#)<boyb SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant KfXE=v{t Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant `hD\u@5Tw |]5g+sd '************************************************************************* ,3k"J4|d 'Radius and conic constant of posterior lens UQwLAXs '************************************************************************* hCX}* eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) W9{>.E? GetConic eID, entity, curv, conic NXvu}&H {]\QUXH SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost 5Pis0fa Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost MorR&K 5@$b@jTd '************************************************************************* {*8'bNJ 'Lens thickness (Position of posterior lens surface) SC~cryb '************************************************************************* (;o,t?:d 7XE/bhe%S parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) Z2Bl$ \ z G
{1; ' Delete any z-shift(s) JLsy|}> count = 0 =Tf
uwhV While GetOperationCount(eID)>count 54kd>)|"ag GetOperation eID, count, op {89F* If op.Type="ShiftZ" Then eUYd0L! DeleteOperation eID,count 5$Yt@8; count=count-1 So*Q8`"-. End If ]3_oT^$: count=count+1 c <[?Z7y Wend JJ3(0
+ FAVw80?5k 'Set new z-shift `z$<1QT op.Type = "ShiftZ" 3QDz0ct op.val1 = tlens 8|A*N<h op.parent = parID uE~? 2G AddOperation eID, op !< |