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简介 xR;z!Tg) N@"e^i 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。
GYonb)F )O\l3h" 模型 {"0n^! .:/X~{ 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。 ZJQkZ_9@2 9lX[rBZ Table 1. AZ眼睛模型的定义 qJ$S3B 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. akQb%Wq \\/
!I
光源 hP/uS%X R=W$3Ue~, 多个光源定义来分析该模型的不同特性。图1显示了所以的光源和提示信息告诉您他们可以用来做什么。 z.W1Za tfv@
)9 (JiEV3GH 图1. 光源和提示信息使用 >P6U0 除了“Letter F”之外的所有光源的光线位置设定在了孔径光阑位置处,并增加了pre-propagation distance= -8。尽管光线在光瞳处创建,规定的传输方向相对于光线位置在pre-propagation distance之后。这意味着光束沿着Z轴在眼睛的前面以平行光入射,而不是在光瞳处入射。 M+4S >Sjw >Lz2zlZI 在往下看是内置的脚本用来修改屈光度,使其为4(250mm),光源“Letter F”在视网膜处生成一个字母为F的图像。绿色的光线聚焦的非常好而红色和蓝色光线有一点的模糊。使用Positions Spot Diagram分析工具来观察最为合适。 HPK}Z|Vl '=IuwCB|; 图2. 字母F光源的设定方法光 efh 1-3f "?YpF2pD 图3. 字母F在视网膜上位置点列图 V.[b${ 视网膜的散射 DE?@8k QYWl`Yqf 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。 [{J1b }80n5X<9 dTVM
!= 图4. 视网膜朗伯散射设定 * =O@D2g0 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。 *JaFt@ x YC}$O2 s'@@q 图5. 视网膜重点采样规格设定 Pv@;)s(- 脚本 _"'-fl98* 1xwq:vFC. 内置脚本使用对话框显示屈光度和光瞳直径的数值设置。使用FRED Basic脚本创建和使用对话框非常容易。图6显示了如何获取用户自定义对话框,如下图所示: [92bGR{ .gI9jRdKw 图6. 用户对话框的创建与编辑 b$FXRR\G 图7. 用户对话框编辑器 U3w*z6OG 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。 ,qlFk|A| 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 5gPAX $j H St1>J.k_ 分析 iainl@3Qj Os1y8ui 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 5?|PC. zdDJcdbGd1 图7. 字母F在视网膜上颜色分析 Q1'D*F4 脚本代码 g/,O51f' .]Z,O>N Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. ~#[ ZuMO? "?sLi Dim entity As T_ENTITY '?!2h' Dim op As T_OPERATION bRAf!<3 Dim mat As T_MODELMATERIAL wmPpE_{ Dim A As Double ^F1zkIE Dim pupilDiam As Double o=(>#iVM Dim eID As Long Bb/aeLv Dim parID As Long @i:_JOl Dim count As Integer i@d@~M7/ Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double |zL .PS Dim tlens As Double, nlens As Double |&%l @X6 Dim curv As Double, conic As Double ?)5M3lV3k Dim ok As Long r,dxW5v. }~5xlg$B<< Sub Main DSHpM/7 ("BFI '用户输入对话框 Yui:=GgUrr Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 }c,}+{q TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 cjO,#W0&f Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 `+/[0B=. OKButton 40,91,90,21 VVje|T^{Z CancelButton 190,91,90,21 P6 G/J- Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 -nT+!3A8 TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 G8?<(.pi@ End Dialog Q-&]Vg Dim dlg As UserDialog `0Q:d' i&FC-{|Z ok = Dialog (dlg) ^ihXM]1{G i]LK,' If ok=0 Then 'cancel button was pressed "$8<\k$LGT Print "Execution cancelled." tg5jS]O End LGCL*Qbsg End If .< vg[ T}]Ao 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty ^NLKX5Q If dlg.TextBox1 = "" Then h?YjG^'9 A = 0 'Default accommodation o-Idr{ Else {nOK*7+" A = CDbl(dlg.TextBox1) NI s4v(! End If cCV"(Oo[H| )3B5"b, If dlg.TextBox2 = "" Then UmgLH Cz pupilDiam = 4 'Default pupil diameter NV-9C$<n2! Else TzL40="F pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) ::T<de7 End If d8RpL{9\7 c)6Y.[). Print " " L
kq>>?T= Print "Accommodation = " & A & " Diopters" c8"I]Qc7 Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" j*:pW;)^ kdYl>M ' Calculate new parameters with accommodation UXk8nH taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness 5!ReW39c; 47K5[R Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens rw\4KI@ L CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens }Rux<=cd| wD,F=O Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens j'J*QK&Q CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens MM8)yCI My`%gP~%g tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness YKc{P"'/| eu:_V+ nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction N~ozyIP, !3&vgvr 'Adjust parameters to account for accommodation !yI)3;$* L2h+[f '************************************************************************* 3CHte*NL= 'Aqueous thickness (Position of Lens) G\NCEE'A '************************************************************************* w9PY^U.Y3e eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) y14@9<~9 GetCustomElement eID, entity (_08?cN |}|;OG parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) aBC[(}Pb] 4QVd{ ' Delete any shift(s) in z 6e*b;{d count = 0 2$ rq While GetOperationCount(eID)>count Le'\x`B GetOperation eID, count, op tj&A@\/ If op.Type="ShiftZ" Then 5nn*)vK { DeleteOperation eID,count o_N02l4J) count=count-1 -/qrEKQ0U? End If dCK-"#T! count=count+1 ^9RBG#ud Wend C/Z"W@7#; .e AC!R 'Set new shift in *3K"Kc2 op.Type = "ShiftZ" Mww]l[1'EL op.val1 = taq D/Wuan?yPN op.parent = parID +J4t0x AddOperation eID, op u~kwNN9t3 Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 o|W? a#_\ ~z}au"k '************************************************************************* F1=+<]! 'Radius and conic constant of anterior lens GT.^u#r '************************************************************************* >`uS NY"tO eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) 8#Z5-",iw GetConic eID, entity, curv, conic Dn3~8 N
[u
Xo SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant M5V1j(URE Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant $OD5t5eTsM &B4U) '************************************************************************* z Y|g#V- 'Radius and conic constant of posterior lens z)~!G~J] '************************************************************************* 3$cF)5V f eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) a=FRJQ8S GetConic eID, entity, curv, conic zOOX>3^ f tPw6 SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost lRr-S% Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost Q ?t ^!qmlx* '************************************************************************* ]t3"0 'Lens thickness (Position of posterior lens surface) Mg$9'a"[\ '************************************************************************* 's?F ip ?Q3~n ^ parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) Fc~w`~tv srLr~^$j[ ' Delete any z-shift(s) g8"7wf`0k count = 0 0Y2^}u@5 While GetOperationCount(eID)>count !y`e,(E GetOperation eID, count, op '[8b0\ If op.Type="ShiftZ" Then )''wu\7A)' DeleteOperation eID,count
,<^HB+{Wo count=count-1 B,833Azi End If HJR<d&l;p count=count+1 cvA\C_ Wend ek)(pJ(+# }YP7x| 'Set new z-shift rb'Gve W[ op.Type = "ShiftZ" \ZRoTh op.val1 = tlens ZD%_PgiT op.parent = parID YXVJJd$U AddOperation eID, op 'kvFU_) Print "Set lens thickness = " & tlens eF^"{a3b Q;/F0JDH '************************************************************************* U]0)$OH5e 'Lens index of refraction Q;O)>K '************************************************************************* |S:!+[ eID = FindMaterial( "Lens" ) M%s$F@ GetModelMaterial eID, mat aX)./ bV*zMoD# mat.Nd = nlens KB R0p&MN SetModelMaterial eID, mat sC_UalOC_ Print "Set lens index of refraction = " & nlens <]^;/2.B F^t?*
'************************************************************************* @:9fS 'Pupil diameter rDX'oP: '************************************************************************* BemkCj2
eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Pupil.Iris" ) .Pes{uHg qd~98FS 'Adjust pupil diameter (trimming volume inner hole) aiZo{j<6 E ' JC SetTrimVolHole eID, pupilDiam/2, pupilDiam/2, 0, 0, "Cylinder" (TNY2Ke2 8 kj!7|1i2 ' Adjust pupil location to just in front of the lens !5%5]9'n@* parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) %Rep6=K*$ eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Pupil" ) h+~df(S. count = 0 :n9xH While GetOperationCount(eID)>count yCCw< |