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简介 #$%9XD3 人眼光学模型可用来设计眼科用设备,光学系统注定了要与人眼一起使用。本文演示了这样一个模型:Arizona眼睛模型,在Jim Schwiegerling教授的书中有详细描述:《Field Guide to Visual and Ophthalmic Optics》。AZ眼睛模型达到了基于平均临床数据所决定的轴上和轴外像差等级。FRED文件包含了此眼睛模型及几个用来分析它的光源,并包括一个基于想要的屈光度来调整模型的内嵌脚本。 !h7`W*:: bvn?wK 模型 r!yrPwKL jHBn^Nly 模型的定义如表1种所示,由半径、圆锥常数、折射率、阿贝数、到下一面的距离等一系列表面组成。一些参数由屈光度(A)来决定。 zzuDI_,/ F8YD: Table 1. AZ眼睛模型的定义 3mZX@h@ 在FRED中使用0屈光度来创建的,光瞳加在了透镜的前面。材料是创建一个新的材料并选择类型“Model Material”,输入的参数是nd和vd. <"/Y`/ JiP]FJ; 光源 [9a0J):w{ SxC$EQgL 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。 N7%Jy?-+ 9x&,`95O N{iBVl 图1. 光源和提示信息使用 a9"x_IVU 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。 {g l-tRC3 8 +xLi4Pw 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。 RX>kOp29 }f^r@3Cb3 图2. 字母F光源的设定方法光 .%3bXK+F :q;vZ6Xd 图3. 字母F在视网膜上位置点列图 ?AyG!F 视网膜的散射 W!I"rdo;V k\Oy\z@ 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。 q NU\XO`H s>~!r.GC 8;p6~&).C~ 图4. 视网膜朗伯散射设定 V>@NkQ<|y 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。 kJ>l,AD/ *f.eyg#
q>r9ooN 图5. 视网膜重点采样规格设定 )& %X
AW{ 脚本 ]s s0~2 O9A.WSJ
>} 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: -a]oN:ERb "f~S3 ?^!2 图6. 用户对话框的创建与编辑
v%/_*69a 图7. 用户对话框编辑器 &B#HgWud 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。 '\l(.N 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 waQNX7Xdn U{h5uezD 分析 gx4`pH;B\ :r:5a(sq 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 wX#=l?,K 0+;.T1? 图7. 字母F在视网膜上颜色分析 :De}5BMy 脚本代码 vC$[Zm _,NL;66=[ Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. /t%IU 9O?.0L Dim entity As T_ENTITY Yj/S(4(h? Dim op As T_OPERATION d'kQE_y2. Dim mat As T_MODELMATERIAL pJVzT,poh Dim A As Double EHcqj;@m Dim pupilDiam As Double &y mfA{s Dim eID As Long 6fY(u7m|p Dim parID As Long j?+FS`a! Dim count As Integer _z)G!_7.>\ Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double Y@TZReb Dim tlens As Double, nlens As Double TPq5"mco Dim curv As Double, conic As Double my[)/' Dim ok As Long =JOupw 6t*pV
[ Sub Main (".`#909 T}$1<^NK '用户输入对话框 $[VKM|Zjw Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 ZJ 8~f TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 }7g\1l\ Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 E6NkuBQ(( OKButton 40,91,90,21 ,@/b7BVv CancelButton 190,91,90,21 )mB+#T<k- Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 %TPnC'2 TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 LP7t*}PK End Dialog 68*h#& Dim dlg As UserDialog 1V+a;-? Ol~sCr ok = Dialog (dlg) ul?'kuYk %^p1ax If ok=0 Then 'cancel button was pressed 6QLWF@ Print "Execution cancelled." E&#AX: End pTST\0? End If {Lk~O)E 0 4x[@f` 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty z=N'evx~ If dlg.TextBox1 = "" Then 4G;+ETp A = 0 'Default accommodation 245(ajxHC Else ,`^B!U3m A = CDbl(dlg.TextBox1) Qa5<go{ End If yj `b-^$? }C}~)qaZv+ If dlg.TextBox2 = "" Then ]V6<h Psi pupilDiam = 4 'Default pupil diameter ..Zuy|?w Else \"V7O'S)& pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) w[uK3A v End If ' 6Ybf y"]?TEd Print " " 6$4G&'J Print "Accommodation = " & A & " Diopters" t*.O >$[ Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" ]sd|u[:k *
Od_Cl ' Calculate new parameters with accommodation (i.MxGDd taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness 2rB$&>}T =IkQ;L& Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens `a["`N^ CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens G':mc{{ %+L:Gm+^g# Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens )p~\lM}?d CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens E=Ah_zKU _ ;O$ot\5 tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness \wCj$-;Jt 1/jJ;}
nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction y5kqnibh@ qmdl:J|? 'Adjust parameters to account for accommodation +6B(LPxgP qx18A '************************************************************************* U? [a@Hj{ 'Aqueous thickness (Position of Lens) kUUN2 '************************************************************************* YjdCCju eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) fZ`b~ZBwIj GetCustomElement eID, entity <K=:_ ~%qHJ4C parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) S`8
h]vX 7m~+HM\ ' Delete any shift(s) in z S)iv k x count = 0 :UoZ`O~ While GetOperationCount(eID)>count 94=Wy- GetOperation eID, count, op <ap%+(!I If op.Type="ShiftZ" Then :@y!5[88! DeleteOperation eID,count |g;hXr#~ count=count-1 `J|bGf# End If |_&vW\ count=count+1 "o*(i7T=n Wend :XxsD D =5l7{i*` 'Set new shift in &?"(al? op.Type = "ShiftZ" VU J*\Sg op.val1 = taq \EuMzb"G9p op.parent = parID )'?3%$EM AddOperation eID, op \rn:/ Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 )[|TxXz
d qZ'&zB) '************************************************************************* ^q-]."W]t~ 'Radius and conic constant of anterior lens dT4?8: '************************************************************************* *IG} /O.VT eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) Y #E/"x%+ GetConic eID, entity, curv, conic 2 DJs'"8 }xcA`w3u2? SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant ;{[&&qMwU Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant
eU&[^ {'C PLJ{R '************************************************************************* pUutI|mt/ 'Radius and conic constant of posterior lens 8iaP(*J '************************************************************************* Cp`)*P2 eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) % 3d59O GetConic eID, entity, curv, conic bW\OKI1 87l(a,#J SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost \2KwF}[m Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost Au<NUc
2 Jz(wXp
'************************************************************************* .;&c<c| 'Lens thickness (Position of posterior lens surface) Vr@I9W;D# '************************************************************************* ~,3+]ts='\ |re)]%A?Fu parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) T}d%X MXq Y>
ElE- ' Delete any z-shift(s) '=C)Hj[D count = 0 8;K'77h While GetOperationCount(eID)>count bHZXMUewC GetOperation eID, count, op O
W`yv If op.Type="ShiftZ" Then UfIH!6Q DeleteOperation eID,count Mhp6,JL count=count-1 MWTzJGRT End If +NWhvs count=count+1 vncLB&@7 Wend Q{-T;T 8 :B(}Y4K 'Set new z-shift &v9*D`7L op.Type = "ShiftZ" uv,&/,;S op.val1 = tlens kEiWE| op.parent = parID w6FtDl$ AddOperation eID, op KYBoGCS > Print "Set lens thickness = " & tlens {[&$W8Li s\&qvL1D '************************************************************************* q$IgkL 'Lens index of refraction 1?+%*uoPX '************************************************************************* W
Cz+ eID = FindMaterial( "Lens" ) >F7v'-*{ GetModelMaterial eID, mat vt8z=O T7+_/
Qh mat.Nd = nlens d0ZbusHHb SetModelMaterial eID, mat S 2vjjS Print "Set lens index of refraction = " & nlens tA;#yM; k6.< |