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简介 #pK"
^O*! 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。 GP %hf{ n{etDO 模型 wYV>Qd
Z aHYISjZ]> 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。 L1DH9wiQi UuF(n$B Table 1. AZ眼睛模型的定义 mW{> 在FRED中使用0屈光度来创建的,光瞳加在了透镜的前面。材料是创建一个新的材料并选择类型“Model Material”,输入的参数是nd和vd. f^"pZS Suo$wZ7J 光源 nP*% N|0 cL03V? }
~ 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 9z9{ >}O}~$o -TG ="U 图1. 光源和提示信息使用 7:b.c 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。 Xxd]j] 0%}*Zo(e+ 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。 %OO}0OW )
< U9 图2. 字母F光源的设定方法光 $6D*G-*8 %+Z*-iX 图3. 字母F在视网膜上位置点列图 ysp`(n= 视网膜的散射 T{f$S ez*QP|F*9 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。 02*qf:kTnA 0{8L^
jB/ !d!u{1Y& 图4. 视网膜朗伯散射设定 vW vu&3tx 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。
#C?M- 66" 6> $8HiX6r 图5. 视网膜重点采样规格设定 xY!ud) 脚本 | Rhqi P#XV_2 内置脚本使用对话框显示屈光度和光瞳直径的数值设置。使用FRED Basic脚本创建和使用对话框非常容易。图6显示了如何获取用户自定义对话框,如下图所示: -rm[. T:m"
eD; 图6. 用户对话框的创建与编辑 IVxZ.5:L$ 图7. 用户对话框编辑器 u5glKE 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。 C}Kl! 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 GfEWms8z 0NC70+4L 分析 y*-_ h3 XSt 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 ^rP]B-) 6b'.WB]- 图7. 字母F在视网膜上颜色分析 /9I/^i~ 脚本代码 :Ez,GA k X|eZpIA45 Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. 5h6o} 4m1r@
$ Dim entity As T_ENTITY flFdoEV.U) Dim op As T_OPERATION 15<? [`:6 Dim mat As T_MODELMATERIAL [p`5$\e Dim A As Double B#SVN Lv Dim pupilDiam As Double }shxEsq Dim eID As Long [{BY$"b#: Dim parID As Long fTvm2+.nX Dim count As Integer 'EAskA]* Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double wL
4Y%g Dim tlens As Double, nlens As Double V<H9KA Dim curv As Double, conic As Double 9iZio3m Dim ok As Long n%J=!z3 p T 8?z Sub Main <TRhn z p.=9[` '用户输入对话框 RE%f'y Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 4<F
z![> TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 X4!7/& Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 #H>{>0q OKButton 40,91,90,21 {a:05Y CancelButton 190,91,90,21 f=R+]XPzz Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 &o;0%QgF TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 "}fweCBgo End Dialog 8aP/vToa Dim dlg As UserDialog K\F0nToJ. V<0iYi;4= ok = Dialog (dlg) e;6KxvX~ _q27
3QG/" If ok=0 Then 'cancel button was pressed 8v& \F Print "Execution cancelled." DdgiY9a. End !`Rh2g*o9 End If Lau@HYW0 g8%O^)d=> 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty 2(xC| If dlg.TextBox1 = "" Then 2Kz+COP+ A = 0 'Default accommodation : OY~Q3
@ Else 2L^)k?9>g+ A = CDbl(dlg.TextBox1) yS\&2"o End If "S%t\ FI$:R If dlg.TextBox2 = "" Then ;Y`Y1 pupilDiam = 4 'Default pupil diameter tUJRNEg Else |HAJDhM,l pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) e /JQ #A End If ;[sW\Ou /8h=6" Print " " ssi7)0 Print "Accommodation = " & A & " Diopters" "n!yK Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" cqNK`3:.j (8JU!lin ' Calculate new parameters with accommodation ~.m<`~u taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness m.e]tTe 6gg8h>b Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens )#}>,,S CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens -1g:3'%
P 3yZmW$E. Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens dw
bR,K CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens V0\[|E;F FM@iIlY" tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness Ic#xz;elM )|F|\6:ne nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction 18>cfDh;N ;Ba%aaHl 'Adjust parameters to account for accommodation 9Yx(u2PQ 7^q~a(j '************************************************************************* L_8zZ8 o 'Aqueous thickness (Position of Lens) _IDZ.\'>$ '************************************************************************* 6Xlzdt eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) xAQtX=FoX+ GetCustomElement eID, entity @c3xUK 'YNaLZ20 parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) iq(PC3e`V j9+$hu#a ' Delete any shift(s) in z 11[lc2 count = 0 :S+K\ While GetOperationCount(eID)>count #<im? GetOperation eID, count, op %BqaVOKJ"f If op.Type="ShiftZ" Then :HkBP90o DeleteOperation eID,count 7RAB"T;?Q count=count-1 N@q}eGe End If dj0; tQ=C count=count+1 kmI0V[Y Wend 7 F^d- (yOkf-e2y 'Set new shift in <uH8Fivb op.Type = "ShiftZ" }]?Si6_ZZ op.val1 = taq Ifj&S'(): op.parent = parID kSQ8kU_w+ AddOperation eID, op <B"sp r&1 Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 [VCC+_ rH+OXGoB '************************************************************************* c7Z4u|G 'Radius and conic constant of anterior lens _FLEz|%~ '************************************************************************* I2ek`t] eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) Y?VbgOM) GetConic eID, entity, curv, conic )*,/L < &1xCPKIr SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant R?2sbK4Cz Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant a^|DD#5 (!os&/", '************************************************************************* o\AnM5 'Radius and conic constant of posterior lens 7io["zW '*************************************************************************
--$o$EP` eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) ]rmBM GetConic eID, entity, curv, conic 1gEH~Jmj Y Y:BwW: SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost c8qr-x1HG Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost ^rkKE
dd L+%"ew '************************************************************************* TOYK'|lwM 'Lens thickness (Position of posterior lens surface) ]Z JoC!u '************************************************************************* P:qmg"i@3 qfkHGW?1/j parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) X'9.fKp I$Nh|eM ' Delete any z-shift(s) YeX*IZX8 count = 0 }2A6W%^>] While GetOperationCount(eID)>count "cH RGJG# GetOperation eID, count, op ]|;+2@kDR If op.Type="ShiftZ" Then ) "#' DeleteOperation eID,count "}]`64? count=count-1 2EY"[xK| End If o9?@jjqH count=count+1 ntiS7g e1 Wend o<2GtF1"o r );R/)& 'Set new z-shift t<%0eu| op.Type = "ShiftZ" uGKjZi op.val1 = tlens (z?HyxRT op.parent = parID >%JPgr/
8 AddOperation eID, op y!e]bvN Print "Set lens thickness = " & tlens Ae)xFnuq3 QaX.Av '************************************************************************* 4 p_C+4 'Lens index of refraction )oEVafNsT '************************************************************************* z(PUoV:? eID = FindMaterial( "Lens" ) r@r%qkh(.@ GetModelMaterial eID, mat -@uFRQt `h}eP[jA mat.Nd = nlens ?@V R%z SetModelMaterial eID, mat e_BG%+;G, Print "Set lens index of refraction = " & nlens N,ht< |