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简介 {a;my"ly D',[M) 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。 ;n0VF77>O N{w)}me[YY 模型 EFSln*| qn=~4rg]R 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]
cI ? '@t}8J Table 1. AZ眼睛模型的定义 $ReoIU^< 在FRED中使用0屈光度来创建的,光瞳加在了透镜的前面。材料是创建一个新的材料并选择类型“Model Material”,输入的参数是nd和vd. C{^U^>bU 4'9yMXR 光源 D;
i%J jg%HaA<zO 多个光源定义来分析该模型的不同特性。图1显示了所以的光源和提示信息告诉您他们可以用来做什么。 U(*k:Fw F-0 |&0 <O+T4.z 图1. 光源和提示信息使用 [ed6n@/O@ 除了“Letter F”之外的所有光源的光线位置设定在了孔径光阑位置处,并增加了pre-propagation distance= -8。尽管光线在光瞳处创建,规定的传输方向相对于光线位置在pre-propagation distance之后。这意味着光束沿着Z轴在眼睛的前面以平行光入射,而不是在光瞳处入射。 pH!e<m 0@ccXFE 在往下看是内置的脚本用来修改屈光度,使其为4(250mm),光源“Letter F”在视网膜处生成一个字母为F的图像。绿色的光线聚焦的非常好而红色和蓝色光线有一点的模糊。使用Positions Spot Diagram分析工具来观察最为合适。 *>"k/XUn$ BUhLAO
图2. 字母F光源的设定方法光 St 4YNS.| nZ7FG 图3. 字母F在视网膜上位置点列图 8y:c3jzP_ 视网膜的散射 Ut|G.%1Vd% *?dw`j_b > 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。 o$disJ bUJ5jkZ) 1T96W :
图4. 视网膜朗伯散射设定 vQK*:IRKK 注意在视网膜的表面有散射重点采样规格定义,在“Scatter”标签的底部可获取该信息。“toward pupil”指定散射光朝向光瞳,半角度10度。 /8](M5X]f bvpP/LeY !LDuCz
- 图5. 视网膜重点采样规格设定 H!uB&qY 脚本 N i\*<:_ {tqLH2cO 内置脚本使用对话框显示屈光度和光瞳直径的数值设置。使用FRED Basic脚本创建和使用对话框非常容易。图6显示了如何获取用户自定义对话框,如下图所示: U TT 7a" gpt98:w: 图6. 用户对话框的创建与编辑 b3$aPwv 图7. 用户对话框编辑器 '(N -jk 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#zsk*=QD 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 ~_|OGp_a kWkAfzf4a 分析 "j(?fVx 60*;a*cy 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 &tKr
?l pz L !42 图7. 字母F在视网膜上颜色分析 $mS]K!\ 脚本代码 HZ>8@AVa\ '8 O(J7J Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. \:`'!X1*U %x Xib9J Dim entity As T_ENTITY dM|&Y6 Dim op As T_OPERATION " w0[l"3V Dim mat As T_MODELMATERIAL 1a|Z !Vzi Dim A As Double XnBpL6"T` Dim pupilDiam As Double 2`|1 !x Dim eID As Long ^&nC)T<w Dim parID As Long 7x,c)QES` Dim count As Integer wTT_jyH) Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double 4d\"gk Dim tlens As Double, nlens As Double [5KzawV Dim curv As Double, conic As Double N001c)*7Q Dim ok As Long ~Z ,bd$ qT
U(]O1 Sub Main T!GX^nn*O H\BhAf '用户输入对话框 xUp[)B6?: Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 GoVB1) TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 g\Gx
oR Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 mQVc ZV OKButton 40,91,90,21 m%mA0r
CancelButton 190,91,90,21 -85]x)JE Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 fWr6f`de TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 t6zc$0-j" End Dialog ubq4Zv7' Dim dlg As UserDialog A..,. pH#*:v!) ok = Dialog (dlg) <4caG2~q 7.-g=Rcz If ok=0 Then 'cancel button was pressed cyR K&J Print "Execution cancelled."
pt`^4} End uydy[n\ End If IV"OzQONx i{['18Q$F3 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty .kv/db If dlg.TextBox1 = "" Then D/T&0 A = 0 'Default accommodation X)-9u 8 Else ~j1.;WId[ A = CDbl(dlg.TextBox1) bzI!;P1& End If qN hV zx +3@d]JfMh If dlg.TextBox2 = "" Then jGM+ pupilDiam = 4 'Default pupil diameter t>W^^'=E Else XDtr{r6z pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) ?A!Lh, End If NT qtr=" ^qs{Cf$ Print " " Bl)znJ^ Print "Accommodation = " & A & " Diopters" lnXb]tm; Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" fxW,S h)O<bI8 ' Calculate new parameters with accommodation @uIY+_E40g taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness WK{{U$:$ t>04nN_@,s Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens ?dWfupO{ CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens 3YtFO;- I'23$IzPA Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens $_2S,3 } CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens SUSam/xeg" =1rq?M eX tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness Z0f0tL&A< |sM#nhxK nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction LGxQ>f[V oiG@_YtR 'Adjust parameters to account for accommodation X>i`z SvlS4C '************************************************************************* S C'F,! 'Aqueous thickness (Position of Lens) /xK5%cE>B '************************************************************************* k\:f2%!! eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) ?*I
_'2 GetCustomElement eID, entity S Z@ JzOA $V X<UK$|s parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) O2W EA /eM_:H5 ' Delete any shift(s) in z \\j98(i count = 0 In-W, While GetOperationCount(eID)>count #3:;&@#
GetOperation eID, count, op &hK5WP6whW If op.Type="ShiftZ" Then m?Gb5=qo DeleteOperation eID,count =c)O8 count=count-1 \M]w I End If G4!$48 count=count+1 J6*Zy[)%&S Wend <lk_]+ XJ3 *{5L*\AZ 'Set new shift in P,S$qD*4 op.Type = "ShiftZ" yPKDn.1 op.val1 = taq $Cr? }'a op.parent = parID {J:ZM"GS AddOperation eID, op dHU#Y,v Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 {.W$<y (j7 F8q &v" '************************************************************************* /MS*_ 'Radius and conic constant of anterior lens Sb&sW?M '************************************************************************* !}sYPz]7! eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) m"B)%?C# GetConic eID, entity, curv, conic RI#Cr+/ 8T5s6EmIOW SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant b"Hg4i) Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant NN<kO#c+2 i8$tId '************************************************************************* NT~L=xsY 'Radius and conic constant of posterior lens WMB~?
EDhv '************************************************************************* U=<E,tM eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) c;,jb GetConic eID, entity, curv, conic ]xf
lfZ "%+C@>`( SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost v})0zz?,1 Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost K5x&:z =,D3e+P' '************************************************************************* =bUVGjr%96 'Lens thickness (Position of posterior lens surface) 2?LZW14$d '************************************************************************* xACAtJ'gc .tB[8Y =J parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) U8?%Dq%i l?_Iu_Qp ' Delete any z-shift(s) B\2<r5|QG count = 0 OQ<|XdI$ While GetOperationCount(eID)>count ]R^?Pa1Te4 GetOperation eID, count, op =G*rfV@__V If op.Type="ShiftZ" Then .K(IRWuw DeleteOperation eID,count E<>Ev_5 > count=count-1 \NbMS C&H End If RdlcJxM count=count+1 v&}mbt- Wend i(q%EMf #!\g5 ')mC 'Set new z-shift &Y"u*)bm op.Type = "ShiftZ" 62&E]>A(i op.val1 = tlens oDp!^G2A" op.parent = parID
=@b/Gl AddOperation eID, op
WpX)[au Print "Set lens thickness = " & tlens 9)p VDS ,R=Mr}@u '************************************************************************* u\zRWX 'Lens index of refraction |+//pGx '************************************************************************* R9gK> }>Y eID = FindMaterial( "Lens" ) *]%{ttR~ GetModelMaterial eID, mat +Io^U x72bufd mat.Nd = nlens H kDT14 `& SetModelMaterial eID, mat QK-_~9V Print "Set lens index of refraction = " & nlens }<w/2< |