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简介 5qfKV&D 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。 NWwtq&pz2 t}+c/ C%b= 模型 /~huTKA} il%tu<E#J~ 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。 '<D}5u72 j?hyN@ns Table 1. AZ眼睛模型的定义 'wlP` 7&Tn 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;RPac!6 (Ha}xwA~( 光源 |/\1nWD VD`2lGdF 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。 c
O>:n D c.W vUM kR?n%`&k 图1. 光源和提示信息使用 S,v >*AF 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。 L(P:n-^ 7:E#c"S
q 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。 }eFUw G*p.JsZP 图2. 字母F光源的设定方法光 x)Kh_G yzb& 图3. 字母F在视网膜上位置点列图 1V$B^/ _ 视网膜的散射 q ? TI, 6v)eM=
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。 >Mw =}g@P b=\3N3OX :Zo2@8@7 图4. 视网膜朗伯散射设定 r74w[6( 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。 z( [ $,e\ &n kGdHX/a &-Er n/[ 图5. 视网膜重点采样规格设定 NVZNQ{ 脚本 P,=J"%a - =C1Qo#QQ% 内置脚本使用对话框显示屈光度和光瞳直径的数值设置。使用FRED Basic脚本创建和使用对话框非常容易。图6显示了如何获取用户自定义对话框,如下图所示: > .~k?_Of xi=uXxl 图6. 用户对话框的创建与编辑 _!1c.[\T 图7. 用户对话框编辑器 @|A&\a-"J 如果“OK”按钮按下,将会核对对话框下面的代码行,如果点击取消则脚本终止。然后输入的参数赋予变量,如果此处是保留为空白,则使用默认值。因此,如果没有值输入并点击“OK”按钮,则脚本是以屈光度为0,光瞳直径为4mm来运行的。 3edK$B51; 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 5g7}A` {j*+:Gj0V 分析 *.Hnt\4| 7B"aFnK;[J 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 R!xc$`N g~u!,Zc 图7. 字母F在视网膜上颜色分析 Ap18qp 脚本代码 HV(*6b@ xl=|]8w Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. q`zR 6 iPNsEQ0We Dim entity As T_ENTITY vu >@_hv Dim op As T_OPERATION ~36XJ Dim mat As T_MODELMATERIAL uRhH_c-6C Dim A As Double Ll48)P{+}V Dim pupilDiam As Double v3#47F) Dim eID As Long vB4qJ{f Dim parID As Long P"<ad
kr Dim count As Integer :b)@h|4 Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double iAhRlQ{Qu Dim tlens As Double, nlens As Double 1H@F>}DP Dim curv As Double, conic As Double -q|M=6gOs Dim ok As Long KO$8lMm$ ^@eCT}p{ Sub Main 9j9?;3; +Q&@2 oY" '用户输入对话框 K*RRbtb Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 Ut@)<N TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 n&&y\?n Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 ?q`mr_x%? OKButton 40,91,90,21 +O6@)?pI CancelButton 190,91,90,21 {'C74s
Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 ga%77t|jm3 TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 l).Ijl}AH; End Dialog %&GQ]pmcY Dim dlg As UserDialog ZH:X4! tF(mD=[ ok = Dialog (dlg) %)]RM/e8 a)b@en;v If ok=0 Then 'cancel button was pressed |V]E8Qt Print "Execution cancelled." $nWmoe) End ]B[Qdn End If _:
x$"i =B2=UF 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty ZrBxEf$f If dlg.TextBox1 = "" Then ${3OQG A = 0 'Default accommodation RzRLrfV Else n_hD A = CDbl(dlg.TextBox1) d~%Rnic6* End If af{K4:I -`o:W?V$u If dlg.TextBox2 = "" Then beoMLHp pupilDiam = 4 'Default pupil diameter ) 'KHUa9 Else D1 z3E;: pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) {D8IA3w End If .=S{ -B!pg7>'## Print " " A 78{b^0* Print "Accommodation = " & A & " Diopters" i"@?eq#h Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" 1??RX}8[L+ NeP1 # ' Calculate new parameters with accommodation kPe9G taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness c$;enAf@ -Zh+5;8g Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens ap!<8N CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens d=XhOC$ 6dp~19T^ Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens 6(=:j"w0 CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens k:.c(_2M e2Dj%=`EU tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness dewu@ ]]4E)j8 nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction B~IOM fA^ O 'Adjust parameters to account for accommodation {3>^nMv@e `JCC-\9T_ '************************************************************************* }PJ:9<G
y 'Aqueous thickness (Position of Lens) :|g{gi '************************************************************************* as8<c4:v eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) mB\|<2 GetCustomElement eID, entity y;H
3g# _ U\vHa$# parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) ZmDr$iU~ 5P4>xv[ ' Delete any shift(s) in z y[vjqfdmU count = 0 )yk
LUse+ While GetOperationCount(eID)>count i
F Ab"VA GetOperation eID, count, op |(fWT}tg If op.Type="ShiftZ" Then E =E DeleteOperation eID,count mAMKCxz, count=count-1 T&%>/7I> End If &uM?DQ`o8 count=count+1 S@_GjCpn Wend mP-+];gg J=sQ].EK 'Set new shift in S=Zjdbd op.Type = "ShiftZ" V}*b^<2o5 op.val1 = taq TBpW/wz/ op.parent = parID $8Zw<aEJ AddOperation eID, op wRKGJ Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 "o1/gV {`: != '************************************************************************* rRMC<.= 'Radius and conic constant of anterior lens $]9d((u4 '************************************************************************* 2Y,s58F eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) qxq ~9\My GetConic eID, entity, curv, conic ;Wr$hDt^ 7]Z*]GRX SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant q+z,{K Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant ~7*HZ:. gaJS6*P# '************************************************************************* +um;
eL7 'Radius and conic constant of posterior lens jooh`| `P '************************************************************************* |Q{ l]D eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) "_^FRz#h GetConic eID, entity, curv, conic #M:W?&. =(o$1v/k SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost kys?%Y1 Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost kn!J`"b OAv/P|n= '************************************************************************* p7z#4 GW 'Lens thickness (Position of posterior lens surface) ]fR
3f '************************************************************************* )2a!EEHz ukN#>e+L1 parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) P<bA~%<7"[ Yz,*Q<t ' Delete any z-shift(s)
9TeDLp count = 0 *e^ZH While GetOperationCount(eID)>count % R'eV< GetOperation eID, count, op ]xuq2MU,l If op.Type="ShiftZ" Then {#7t(:x DeleteOperation eID,count ALFw[1X count=count-1 fx*Swv%r End If U-k6ZV3&8 count=count+1 ohwQ%NDl Wend A/'G.H -wY6da*.W 'Set new z-shift '0[l'Dt' op.Type = "ShiftZ" 4kx#=MLt op.val1 = tlens /({5x[ op.parent = parID TiH(HW|: AddOperation eID, op 7UMsKE- Print "Set lens thickness = " & tlens p.zU9rID ?g9CeeH* '************************************************************************* &v |