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简介 2$kB^g!:o tk R~(h 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。 {hJCn*m_ CuH4~6 模型 xZ)K#\ e"wzb< b 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。 T7"QwA B1J,4 Table 1. AZ眼睛模型的定义 U3z23LgA 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. %3~miP Im\ ~x~{ 光源 7%EIn9P 2oEuqHL 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。 K}cA%Y
$u.rO7) .%{B=_7 图1. 光源和提示信息使用 Wz=&
0>Mm_ 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。 Pg8boN]} @wa"pWx8 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。 _hyqHvP z[1uub,)1 图2. 字母F光源的设定方法光 $*G3'G2'iS K<:%ofB"S 图3. 字母F在视网膜上位置点列图 f.uuXK 视网膜的散射 ?wPTe^Qtv p<H_]|7$7U 在散射文件中,有一个名为“Retina surface”的72%的反射型朗伯散射,它为视网膜的散射提供了一个粗略的近似。为了模拟来自视网膜的散射,改变自定义元件“Eye ball” 下的视网膜的表面从“halt all” 到”Allow All”。并使几何中“plane”可追迹。 i
KQj[%O Pe,k y>ow \t1#5 图4. 视网膜朗伯散射设定 H390<` 注意在视网膜的表面有散射重点采样规格定义,在“Scatter”标签的底部可获取该信息。“toward pupil”指定散射光朝向光瞳,半角度10度。 (kB AV2Jl"1)z h6?^rS8U 图5. 视网膜重点采样规格设定 &hkD"GGe 脚本 5hy7}*dR H[p~1%Lq 内置脚本使用对话框显示屈光度和光瞳直径的数值设置。使用FRED Basic脚本创建和使用对话框非常容易。图6显示了如何获取用户自定义对话框,如下图所示: [KYq01cj :AFW= e@< 图6. 用户对话框的创建与编辑 e|~{X\l 图7. 用户对话框编辑器 L!l?tM o 如果“OK”按钮按下,将会核对对话框下面的代码行,如果点击取消则脚本终止。然后输入的参数赋予变量,如果此处是保留为空白,则使用默认值。因此,如果没有值输入并点击“OK”按钮,则脚本是以屈光度为0,光瞳直径为4mm来运行的。 H @k} 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 L`K)mCr C(v'7H{4cW 分析 *5BVL_:~J -XL?n/M 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 (^FMm1@T ?m2FN<S 图7. 字母F在视网膜上颜色分析 d*Su
c 脚本代码 XrTc5V Z0zEX?2mb Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. JUA%l r9u'+$vmF Dim entity As T_ENTITY
yW1N&$n Dim op As T_OPERATION ,&4
[`d Dim mat As T_MODELMATERIAL @H$am Dim A As Double PSu]I?WF Dim pupilDiam As Double jrN 5l1np Dim eID As Long :KvZP:T Dim parID As Long EeQ8Uxb7 Dim count As Integer *vRHF1)L Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double NiVLx_<Pr' Dim tlens As Double, nlens As Double ufR>*)_+ Dim curv As Double, conic As Double #S/~1{ Dim ok As Long j -o cwaR#-# Sub Main
y@*4*46v um]*nXIr '用户输入对话框 jWxa
[> Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 [= E=H*j TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 ;WN%tI) Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 dfVI*5[Z OKButton 40,91,90,21 V4"o.G3\o CancelButton 190,91,90,21 e[T3,2C Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 @]X!#&2> TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 TTj] _R{n End Dialog nY1PRX\ Dim dlg As UserDialog Bq~S=bAB>R !lEV^SQJs ok = Dialog (dlg) K6B6@ !?i9fYu If ok=0 Then 'cancel button was pressed ~8k`~t! Print "Execution cancelled." 5ip ZdQ^ End 78xiT End If %iIr %P? +gndW 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty P!9-!+F" If dlg.TextBox1 = "" Then `ZC -lAY A = 0 'Default accommodation e
jk?If 07 Else C;ha2UV0H A = CDbl(dlg.TextBox1) }o
GMF~ End If _%rkN0-(a 8j&1qJx) If dlg.TextBox2 = "" Then O&.gc p! pupilDiam = 4 'Default pupil diameter d<\X)-" Else I
%1P:- pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) 4yxf/X) End If fH,h\0 @d3yqA
Print " " yyVJb3n5:! Print "Accommodation = " & A & " Diopters" bsc b Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" &{M-<M Gqar5 ' Calculate new parameters with accommodation 9WoTo ,q taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness G7-.d/8|^ 1?p:66WmR Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens $Ovq}Rexc CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens W7V#G(cpU R^I4_ZA Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens P)=$0kR3 CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens LwQYO'X 2F1Bz< tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness G\f:H%[5[ S^e e<%- nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction bq5?fPBrq @DR?^
q p 'Adjust parameters to account for accommodation zq^eL=%: Vc|QW '************************************************************************* F+Hmp\rM# 'Aqueous thickness (Position of Lens) ;x{J45^
'************************************************************************* ~|wh/]{b9 eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) kf",/?s2Z GetCustomElement eID, entity [py/\zkn ;2eZa|M*q parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) 8`w#)6(V F,GG>(6c ' Delete any shift(s) in z -Ze2]^#dl count = 0 a,*|*Cv While GetOperationCount(eID)>count c30kb GetOperation eID, count, op @2A&eLwLH If op.Type="ShiftZ" Then N*hx;k9 DeleteOperation eID,count [ 3SbWwg count=count-1 ?0+J"FH# W End If 6k\8ulHw count=count+1 }cy<$=c#E_ Wend %Zu+=IZ ~{yQsEU 'Set new shift in .TRp74 op.Type = "ShiftZ" iJ`v3PP op.val1 = taq =G/`r!r*0I op.parent = parID /u'M7R AddOperation eID, op 3:P "6mN Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 X9uYqvP\( Je~Ybh '************************************************************************* +Xr87x; 'Radius and conic constant of anterior lens 0(!=N1l '************************************************************************* u#34mg.. eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) mt3j$r{_ GetConic eID, entity, curv, conic &f>1/"lnd\ jP"='6Vrw SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant 2Yd;#i) Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant h)C`w'L 4ze4{a^ '************************************************************************* =dI2j@}c 'Radius and conic constant of posterior lens T
.L>PL?= '************************************************************************* #v4q:&yKf eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) Z0%Qy+% GetConic eID, entity, curv, conic > 1&_- UzmD2AsO" SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost Kkds^v6 Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost !"x&tF GSu&Z |