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简介 9,|{N(N<! S|!)_RL 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。 UwOZBF< K=Z~$)Og) 模型 `s#0/t 58\rl G 模型的定义如表1种所示,由半径、圆锥常数、折射率、阿贝数、到下一面的距离等一系列表面组成。一些参数由屈光度(A)来决定。 x*td
nor& tdSy&]P Table 1. AZ眼睛模型的定义 %,f|H :+>u 在FRED中使用0屈光度来创建的,光瞳加在了透镜的前面。材料是创建一个新的材料并选择类型“Model Material”,输入的参数是nd和vd. t"M&Yy nIdB, 光源 nEu,1 ?B
;+, 多个光源定义来分析该模型的不同特性。图1显示了所以的光源和提示信息告诉您他们可以用来做什么。 %UZ_wsY\ ']1\nJP[=X )6U&^9= 图1. 光源和提示信息使用 1gk{|keh 除了“Letter F”之外的所有光源的光线位置设定在了孔径光阑位置处,并增加了pre-propagation distance= -8。尽管光线在光瞳处创建,规定的传输方向相对于光线位置在pre-propagation distance之后。这意味着光束沿着Z轴在眼睛的前面以平行光入射,而不是在光瞳处入射。 {<0=y#@u &!>
)EHGV 在往下看是内置的脚本用来修改屈光度,使其为4(250mm),光源“Letter F”在视网膜处生成一个字母为F的图像。绿色的光线聚焦的非常好而红色和蓝色光线有一点的模糊。使用Positions Spot Diagram分析工具来观察最为合适。 X`bN/sI 19-|.9m( 图2. 字母F光源的设定方法光 N,U<.{T=A \jL n5$OW 图3. 字母F在视网膜上位置点列图 ol]"r5#Q_H 视网膜的散射 's]I:06A 5BKga1Q 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。 OZ 4uk.) ?U'c;*O- l/9V59Fv9 图4. 视网膜朗伯散射设定 3vRRL 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。 I^|6gaP|6 y ,][ Ny|2Fcs 图5. 视网膜重点采样规格设定 l`c&nf6 脚本 YEfa8'7R 2qV.`d 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: =^ur@E xo{3r\u?} 图6. 用户对话框的创建与编辑 uk%C:4T 图7. 用户对话框编辑器 d*3;6ZLy 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。 5bU[uT,`6 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。
d(PS IG@.W sM_ 分析 P5 GM s A0{ !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。 ={&}8VA dXr=&@1 图7. 字母F在视网膜上颜色分析 57r?`'#* 脚本代码 r #H(kJu, ^M?O Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. iW.4'9 s5{N+O)~S Dim entity As T_ENTITY hE.NW Dim op As T_OPERATION ["l1\YCi Dim mat As T_MODELMATERIAL g+>$_s Dim A As Double 3^p<Wx Dim pupilDiam As Double L"|4
v Dim eID As Long 9MfBsp}c Dim parID As Long &"!s +_ Dim count As Integer 'r`#u@TTZ Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double p H&Tb4 Dim tlens As Double, nlens As Double GFM$1} Dim curv As Double, conic As Double r&F(VF0
6 Dim ok As Long G#{
Xd6L wX(h]X"q Sub Main Fkgnc{NI !OwRx5 '用户输入对话框 AKWM7fI Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 vrVb/hhG TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 :N!Fe7H, Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 *n9t~t6GHg OKButton 40,91,90,21 q2Xm~uN`) CancelButton 190,91,90,21 $`7cs}# Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 .hI3Uv8[ TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 [UO?L2$& End Dialog 5I #L|+ Dim dlg As UserDialog RmXC
^VQ Y{c_5YYf ok = Dialog (dlg) Z}#,E; J:s^F
n If ok=0 Then 'cancel button was pressed qs\O(K8 Print "Execution cancelled." {Rc!S? 8 End 02g!mJW>}y End If 5Ym/'eT 8?ig/HSt2 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty vZEeb j If dlg.TextBox1 = "" Then [x}]sT`#a A = 0 'Default accommodation w!$|IC Else S $wx>715 A = CDbl(dlg.TextBox1) 5sbMp;ZM End If #$!(8>YJ B8Ob~? If dlg.TextBox2 = "" Then ]Z/<HP$# pupilDiam = 4 'Default pupil diameter Mm7l! Else #vk-zx*v7= pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) B> kx$_~ End If eWjLP{W wNsAVUjLe Print " " om$x;L6 Print "Accommodation = " & A & " Diopters" 5DgfrX Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" qU!*QZ^y& sT|$@$bN ' Calculate new parameters with accommodation INca taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness |\g =ua+h JffjGf-o Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens ~jK'n4 CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens o*5<Cxg /cn=8%!N Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens i:ar{ q CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens }6#lE,\lM b21c} rI3 tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness sGx"ja+ Uj!3H]d nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction oj.f
uJD p4m9@\gn 'Adjust parameters to account for accommodation Rv9oK-S r^3QDoy '************************************************************************* Jb'l.xN 'Aqueous thickness (Position of Lens) F@e9Dz| '************************************************************************* <0my,hAK eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) 0@w8,x GetCustomElement eID, entity }UwDHq= 2z/qbzG7 parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) dZnAdlJ xf1@mi[a ' Delete any shift(s) in z x1['+!01 count = 0 e1'<;;; L While GetOperationCount(eID)>count 7P}&<;5zD GetOperation eID, count, op B+:'Ld]( If op.Type="ShiftZ" Then x5q5<-# DeleteOperation eID,count c(@V
t&gE count=count-1 Kyy CS> End If _yje" count=count+1 }S{#DgZ@X Wend u<`CkYT
<^j,jX 'Set new shift in WLr\ l29 op.Type = "ShiftZ" JTu^p]os? op.val1 = taq +bwSu)k op.parent = parID Hm=!;xAFX AddOperation eID, op 0pP;[7k\ Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 83,ATQg `TNWLD@Z '************************************************************************* HorFQ?8 'Radius and conic constant of anterior lens =,B44:`r '************************************************************************* T;(k eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) Wi3:;`>G<p GetConic eID, entity, curv, conic >;Er[Rywr DyiyH%SSD SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant v]CH
L#
| Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant Y*-#yG9 ,v;P@RL|g '************************************************************************* FX
QUj&9 'Radius and conic constant of posterior lens vu^ '+ky '************************************************************************* }:UNL^e? eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) I
f9t^T# GetConic eID, entity, curv, conic )l}Gwd]h D+Osz SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost T%kr&XsQX Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost ZTV|rzE ml=tS, '*************************************************************************
^J,Zl`N 'Lens thickness (Position of posterior lens surface) rt+%&%wt '************************************************************************* XV"8R"u%Q 5VWyc9Q parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) k&-SB - &)?ECj0` ' Delete any z-shift(s) G}B)bM2 count = 0 P@Oq'y[ While GetOperationCount(eID)>count 92|\`\LP% GetOperation eID, count, op Y%AVC9( If op.Type="ShiftZ" Then ,DUD 4 [3 DeleteOperation eID,count fi*@m,- count=count-1 ,tt]C~\u End If 8PQKB*<dB" count=count+1 "8{#R*p Wend L+s3@C;b #l kv&.)x 'Set new z-shift 9ohaU op.Type = "ShiftZ" 3o=R_%r op.val1 = tlens -%8*>% op.parent = parID 4[=vt AddOperation eID, op /"w%?Ea Print "Set lens thickness = " & tlens 15NeC7GAh !g=2U`j^ '************************************************************************* {C6,h#|pg 'Lens index of refraction kXw& |