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简介 4IZlUJ?j+c gQy~kctQ# 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。 1] j^d \<ZLoy_ 模型 8W;2oQN7 %swR:Bv 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。 NvQ%J+ V$(/0mQV( Table 1. AZ眼睛模型的定义 l7z6i*R 在FRED中使用0屈光度来创建的,光瞳加在了透镜的前面。材料是创建一个新的材料并选择类型“Model Material”,输入的参数是nd和vd. GMb(10T` 6UlF5pom 光源 e2c1pgs&+ tjj^O%SV< 多个光源定义来分析该模型的不同特性。图1显示了所以的光源和提示信息告诉您他们可以用来做什么。 #|Oj]bd(= O+_N!/ EWA;L?g|A 图1. 光源和提示信息使用 )Vg2Jix,] 除了“Letter F”之外的所有光源的光线位置设定在了孔径光阑位置处,并增加了pre-propagation distance= -8。尽管光线在光瞳处创建,规定的传输方向相对于光线位置在pre-propagation distance之后。这意味着光束沿着Z轴在眼睛的前面以平行光入射,而不是在光瞳处入射。 cx{T
'1 DR@1z9 a 在往下看是内置的脚本用来修改屈光度,使其为4(250mm),光源“Letter F”在视网膜处生成一个字母为F的图像。绿色的光线聚焦的非常好而红色和蓝色光线有一点的模糊。使用Positions Spot Diagram分析工具来观察最为合适。 ^;r+W-MQ W5.Va. 图2. 字母F光源的设定方法光 `B:"6nW6 o2aM#Q
图3. 字母F在视网膜上位置点列图 \3aTaT?.. 视网膜的散射 *_1[[~Aw ^O)ve^P 在散射文件中,有一个名为“Retina surface”的72%的反射型朗伯散射,它为视网膜的散射提供了一个粗略的近似。为了模拟来自视网膜的散射,改变自定义元件“Eye ball” 下的视网膜的表面从“halt all” 到”Allow All”。并使几何中“plane”可追迹。 \gItZ}+c4} R"3
M[^ W`rMtzL5 图4. 视网膜朗伯散射设定 @A{m5h 注意在视网膜的表面有散射重点采样规格定义,在“Scatter”标签的底部可获取该信息。“toward pupil”指定散射光朝向光瞳,半角度10度。 h%TLD[[/jr WhFS2Jl0 ]GX \|1L 图5. 视网膜重点采样规格设定 F\:(*1C 脚本 6):Xzx, ,gMy@ 内置脚本使用对话框显示屈光度和光瞳直径的数值设置。使用FRED Basic脚本创建和使用对话框非常容易。图6显示了如何获取用户自定义对话框,如下图所示: L\e>B>u &Jy)U 图6. 用户对话框的创建与编辑 B[F-gq- 图7. 用户对话框编辑器 X3wX`V} 如果“OK”按钮按下,将会核对对话框下面的代码行,如果点击取消则脚本终止。然后输入的参数赋予变量,如果此处是保留为空白,则使用默认值。因此,如果没有值输入并点击“OK”按钮,则脚本是以屈光度为0,光瞳直径为4mm来运行的。 {U"^UuU] 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 !8R@@,_v g?G+dnl/8 分析 HI`q1m. C!&y 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 \4{2eU jQ=~g-y 图7. 字母F在视网膜上颜色分析 inAAgW#s} 脚本代码 !tXZ%BP.u ~e">_;k6 Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. d-B7["z, q'G,!];qL Dim entity As T_ENTITY xx)-d,S Dim op As T_OPERATION G[h(xp?,l Dim mat As T_MODELMATERIAL `uo,__y Dim A As Double h2w}wsb0l Dim pupilDiam As Double {v` 2sB Dim eID As Long hoQ7).> Dim parID As Long S1J<9xqSQ8 Dim count As Integer B$vr'U
Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double 4woO;Gm Dim tlens As Double, nlens As Double lA^+Flh Dim curv As Double, conic As Double 1J}8sG2` Dim ok As Long `f9gC3Hk 2p!"p`b~ Sub Main ~AZWds(,N iqwkARG" '用户输入对话框 2c(aO[%h9 Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 @Uo6>-WF TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 L]d-33.c!H Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 "D][e' OKButton 40,91,90,21 &dR=?bz-A CancelButton 190,91,90,21 r$(~j^<s Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 Hkd^-=]]no TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 hhI)' $ End Dialog (Yb[)m>fQ} Dim dlg As UserDialog wy,p&g)> p$E8Bn%[ ok = Dialog (dlg) ',I0ih#Ls v [njdP If ok=0 Then 'cancel button was pressed ][;G=oCT Print "Execution cancelled." RA O`i>@ End 9z>z3,ftN End If ]N{0:Va@D o0It82?RN 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty mQ~:Y If dlg.TextBox1 = "" Then NbRn*nb/T A = 0 'Default accommodation nBItO~l Else $s5a G)?7 A = CDbl(dlg.TextBox1) E=]4ctK End If *|#T8t,}n @b#^ - If dlg.TextBox2 = "" Then gI]GUD- pupilDiam = 4 'Default pupil diameter >vbY<HGt Else \ I`p|&vG pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) ^:=f^N=^ End If 9uk<&nqx xiblPF_n3 Print " " ``U^COD Print "Accommodation = " & A & " Diopters" 13hE}g;. Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" XT>.`, sv qJ4T]FVN ' Calculate new parameters with accommodation Zw1U@5}A taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness rN)V[5R#M J% H;%ROx Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens [K/m
CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens eLD|A=X? eYX5(`c[ Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens
*f%>YxF CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens N_pUv !p/%lU65 tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness nC1zzFFJ <^?1uzxH8A nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction \!]hU%Un :Y,BdU 'Adjust parameters to account for accommodation Iq7}
M=qb^~ l '************************************************************************* }~K`/kvs 'Aqueous thickness (Position of Lens) \b=Pj!^gwb '************************************************************************* WI> P-D eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) .iMN,+qP GetCustomElement eID, entity Cqii} q#w8wH" parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) 2dp>Z", YKmsQ(q`N ' Delete any shift(s) in z B.r4$:+jb2 count = 0 uj>WgU While GetOperationCount(eID)>count 1NQbl+w#I GetOperation eID, count, op $$APgj"|< If op.Type="ShiftZ" Then tVrY3)c DeleteOperation eID,count 7\]E~/g count=count-1 DGW+>\G End If =@2FX&&E_ count=count+1 (+uj1z^ Wend xv{O^Ie+S ML;*e "$ 'Set new shift in =@,Q Dm]L op.Type = "ShiftZ" m7EcnQf op.val1 = taq -HSs^dP` op.parent = parID r(d':L V AddOperation eID, op g~V+4+ Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 Z6\+ ~'37`)]z '************************************************************************* 7dsefNPb 'Radius and conic constant of anterior lens WE]e
m
> '************************************************************************* KL$bqgc(p3 eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) 2(5ebe[ GetConic eID, entity, curv, conic HbP!KVHyk1 _@S`5;4x SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant m]i @ +C Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant !EUan z'T)=ycT '************************************************************************* .ERO|$fv 'Radius and conic constant of posterior lens oh#\]c\f '************************************************************************* bR@p<;G| eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) ctE\ q GetConic eID, entity, curv, conic ()&~@1U }neY<{z SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost iq(
)8nxi Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost r.7$&BCng .bBdQpF- '************************************************************************* jw-0M1B 'Lens thickness (Position of posterior lens surface) lHgs;>U$ '************************************************************************* quY:pqG38q %HrAzM.QBF parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) {G?N E g}@OUG"D ' Delete any z-shift(s) w$JvB5O count = 0 l;o1 d-n] While GetOperationCount(eID)>count >EY3/Go> GetOperation eID, count, op D!7`CH+ If op.Type="ShiftZ" Then A}eOFu`
DeleteOperation eID,count 95el'K[R count=count-1 I? ,>DHUX End If lNSLs"x^ count=count+1 M4as Wend |sJSN.8 j?'GZ d"B 'Set new z-shift bhniB@< op.Type = "ShiftZ" '],J$ge op.val1 = tlens >2~=)L op.parent = parID ]+X@
7 AddOperation eID, op a+n0|CvF Print "Set lens thickness = " & tlens Gz.|]:1 UFMA:o, '************************************************************************* AK@9?_D 'Lens index of refraction SL5Ai/X0N '************************************************************************* | Bi! eID = FindMaterial( "Lens" ) &jmRA |