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    [技术]Arizona眼睛模型 [复制链接]

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    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2022-02-25
    简介 F, "x~C  
    g[$B9 0  
    人眼光学模型可用来设计眼科用设备，光学系统注定了要与人眼一起使用。本文演示了这样一个模型：Arizona眼睛模型，在Jim Schwiegerling教授的书中有详细描述：《Field Guide to Visual and Ophthalmic Optics》。AZ眼睛模型达到了基于平均临床数据所决定的轴上和轴外像差等级。FRED文件包含了此眼睛模型及几个用来分析它的光源，并包括一个基于想要的屈光度来调整模型的内嵌脚本。 Y:a(y*y<  
    )0Lq>6j9  
    模型 U!5@$Fu  
    76m[o  
    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。 :U 9R 1^}A  
    Table 1. AZ眼睛模型的定义
    xv:?n^yt.[  
    "OPUGwf  
    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. LWI~m2  
    bm4W,  
    光源 EDo (  
    V~=)#3]`[  
    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。 |^F-.Z  
    Y!L jy [/  
    图1. 光源和提示信息使用
    B'Wky>5)  
    b>i=",i\  
    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。 WdT|xf.Q&  
    1@WGbORc*  
    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。 FMn&2fH  
    图2. 字母F光源的设定方法光 !r|X6`g  
    Bag#An1  
    图3. 字母F在视网膜上位置点列图
    (yP55PC O$  
    @I&"P:E0F;  
    视网膜的散射 +[ItkfSod!  
    ;i9CQ0e ?  
    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。 wLtTC4D  
    9)">()8  
    图4. 视网膜朗伯散射设定
    {UcIt LjY  
    `9ox?|iJ  
    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。 IfcFlXmt2  
    gNwXOd u  
    图5. 视网膜重点采样规格设定
    9zJ`;1  
    Ro<kp8  
    脚本 GHy#D]Z  
    Db=gS=Qm  
    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： jO 55<s94  
    图6. 用户对话框的创建与编辑
    9QMn%8=j  
    图7. 用户对话框编辑器
    ZhsZy wM  
    =FmU]DV  
    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。 D@^ZpN8r  
    余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 >|?T|  
    {n]sRz  
    分析 IMza 2  
    spJ(1F{|V  
    屈光度为4，光瞳直径为4mm，字母F点在视网膜上所成的像。 ??Zmj:8E'  
    图7. 字母F在视网膜上颜色分析
    9#<Og>t2y  
    F :S,{&jB  
    脚本代码 ^{:jY, ?]  
    Jdn*?hc+  
    复制代码
    1. Option Explicit     'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used.
    3. Dim entity As T_ENTITY
    4. Dim op As T_OPERATION
    5. Dim mat As T_MODELMATERIAL
    6. Dim A As Double
    7. Dim pupilDiam As Double
    8. Dim eID As Long
    9. Dim parID As Long
    10. Dim count As Integer
    11. Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double
    12. Dim tlens As Double, nlens As Double
    13. Dim curv As Double, conic As Double
    14. Dim ok As Long
    16. Sub Main
    18.     '用户输入对话框
    19.     Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1
    20.         TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0
    21.         Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1
    22.         OKButton 40,91,90,21
    23.         CancelButton 190,91,90,21
    24.         Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1
    25.         TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4
    26.     End Dialog
    27.     Dim dlg As UserDialog
    29.     ok = Dialog (dlg)
    31.     If ok=0 Then    'cancel button was pressed
    32.         Print "Execution cancelled."
    33.         End
    34.     End If
    36.     'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty
    37.     If dlg.TextBox1 = "" Then
    38.         A = 0           'Default accommodation
    39.     Else
    40.         A = CDbl(dlg.TextBox1)
    41.     End If
    43.     If dlg.TextBox2 = "" Then
    44.         pupilDiam = 4   'Default pupil diameter
    45.     Else
    46.         pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2)
    47.     End If
    49.     Print " "
    50.     Print "Accommodation = " & A & " Diopters"
    51.     Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm"
    53.     ' Calculate new parameters with accommodation
    54.     taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A              'Aqueous thickness
    56.     Rant = 12.0 - 0.4*A                     'Radius of anterior lens
    57.     CCant = -7.518749 + 1.285720*A          'Conic constant of anterior lens
    59.     Rpost = -5.224557 + 0.2*A               'Radius of posterior lens
    60.     CCpost = -1.353971 - 0.431762*A         'Conic constant of posterior lens
    62.     tlens = 3.767 + 0.04*A                  'Lens thickness
    64.     nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2  'Lens index of refraction
    66.     'Adjust parameters to account for accommodation
    68.     '*************************************************************************
    69.     'Aqueous thickness (Position of Lens)
    70.     '*************************************************************************
    71.     eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" )
    72.     GetCustomElement eID, entity
    74.     parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" )
    76.     ' Delete any shift(s) in z
    77.     count = 0
    78.     While GetOperationCount(eID)>count
    79.         GetOperation eID, count, op
    80.         If op.Type="ShiftZ" Then
    81.             DeleteOperation eID,count
    82.             count=count-1
    83.         End If
    84.         count=count+1
    85.     Wend
    87.     'Set new shift in
    88.     op.Type = "ShiftZ"
    89.     op.val1 = taq
    90.     op.parent = parID
    91.     AddOperation eID, op
    92.     Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55
    94.     '*************************************************************************
    95.     'Radius and conic constant of anterior lens
    96.     '*************************************************************************
    97.     eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" )
    98.     GetConic eID, entity, curv, conic
    100.     SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant
    101.     Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant
    103.     '*************************************************************************
    104.     'Radius and conic constant of posterior lens
    105.     '*************************************************************************
    106.     eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" )
    107.     GetConic eID, entity, curv, conic
    109.     SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost
    110.     Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost
    112.     '*************************************************************************
    113.     'Lens thickness (Position of posterior lens surface)
    114.     '*************************************************************************
    116.     parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" )
    118.     ' Delete any z-shift(s)
    119.     count = 0
    120.     While GetOperationCount(eID)>count
    121.         GetOperation eID, count, op
    122.         If op.Type="ShiftZ" Then
    123.             DeleteOperation eID,count
    124.             count=count-1
    125.         End If
    126.         count=count+1
    127.     Wend
    129.     'Set new z-shift
    130.     op.Type = "ShiftZ"
    131.     op.val1 = tlens
    132.     op.parent = parID
    133.     AddOperation eID, op
    134.     Print "Set lens thickness = " & tlens
    136.     '*************************************************************************
    137.     'Lens index of refraction
    138.     '*************************************************************************
    139.     eID = FindMaterial( "Lens" )
    140.     GetModelMaterial eID, mat
    142.     mat.Nd = nlens
    143.     SetModelMaterial eID, mat
    144.     Print "Set lens index of refraction = " & nlens
    146.     '*************************************************************************
    147.     'Pupil diameter
    148.     '*************************************************************************
    149.     eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Pupil.Iris" )
    151.     'Adjust pupil diameter (trimming volume inner hole)
    153.     SetTrimVolHole eID, pupilDiam/2, pupilDiam/2, 0, 0, "Cylinder"
    155.     ' Adjust pupil location to just in front of the lens
    156.     parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" )
    157.     eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Pupil" )
    158.     count = 0
    159.     While GetOperationCount(eID)>count
    160.         GetOperation eID, count, op
    161.         If op.Type="ShiftZ" Then
    162.             DeleteOperation eID,count
    163.             count=count-1
    164.         End If
    165.         count=count+1
    166.     Wend
    167.     op.Type = "ShiftZ"
    168.     op.val1 = taq-0.01
    169.     op.parent = parID
    170.     AddOperation eID, op
    172.     Print "Set pupil diameter = " & pupilDiam
    174.     'Update AZ Eye subassembly Description
    175.     eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" )
    176.     GetEntity eID, entity
    177.     entity.Description = "Accommodation = " & A & "D"
    178.     SetEntity eID, entity
    180.     Update
    181.     Print "DONE!"
    183. End Sub
    185. 如果屈光度是4，光瞳直径是4，则会输出如下数据：
    187. Accommodation = 4 Diopters
    188. Pupil Diameter = 4 mm
    189. Set aqueous humor thickness = 2.81
    190. Set anterior lens radius = 10.4 and conic constant = -2.375869
    191. Set posterior lens radius = -4.424557 and conic constant = -3.081019
    192. Set lens thickness = 3.927
    193. Set lens index of refraction = 1.42672
    194. Set pupil diameter = 4
    195. DONE!
     
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    只看该作者 1楼 发表于: 2022-02-25
    太赞了，终于看到完整的文档
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