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简介 %5jxq9:K 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。 kVZ>Dc2M }4\>q$8' 模型 [G4#DP\t>p [R6du*P 模型的定义如表1种所示,由半径、圆锥常数、折射率、阿贝数、到下一面的距离等一系列表面组成。一些参数由屈光度(A)来决定。
`<q{8 O3B\K <l Table 1. AZ眼睛模型的定义 z$H
|8L 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. Ch^Al2)= T3Qa[>+\ 光源 > lN{FJ RwN*/Li 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。 AgO:"'c TE^BfAw@ <eb>/ D 图1. 光源和提示信息使用 b[VP"KZ ? 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。 bZ:w_z[3= 592q`m\ 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。 l\jf]BHX' m>:3Ku 图2. 字母F光源的设定方法光 |_
E)2b:h \*1pFX# 图3. 字母F在视网膜上位置点列图 ;&?NuK 视网膜的散射 ~~b[X\1 og!Uq]U/y 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。 !SKEL6~7
,`)!K}2 d|w%F= 图4. 视网膜朗伯散射设定 GS4!c8> 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。 l^WFMeMD3a x}].lTjD NA !;#! 图5. 视网膜重点采样规格设定 5}E8Tl 脚本 'l!tQD! Azq,N@HO 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: ]7fqVOiOu O83vPK
3 图6. 用户对话框的创建与编辑 7Oru{BQ"> 图7. 用户对话框编辑器 6ZR'1_i6i= 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。 r8}GiP0| 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 }I9\=jT l%rwJLN1 分析 CXb)k.L 7P.C~,+D%P 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 jun>(7 Ks{^R`Oau 图7. 字母F在视网膜上颜色分析 xW#r)aN]p 脚本代码 ccZ A -_4U+Cfmtl Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. {xMY2I++ d {T3 Dim entity As T_ENTITY k#w[GL|T Dim op As T_OPERATION ,ZC ^,Vq Dim mat As T_MODELMATERIAL AFF7fK Dim A As Double +i!/J Dim pupilDiam As Double =k2In_ Dim eID As Long =ugxPgn Dim parID As Long / ~K-0K#w Dim count As Integer k]] (I<2 Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double ~ubGx Dim tlens As Double, nlens As Double )?:V5UO\ Dim curv As Double, conic As Double XA-DJ Dim ok As Long "'~'xaU!=a W52AX.Nm Sub Main % tN{ ?R&,1~h '用户输入对话框 "nf.kj:> Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 %S]H TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 1t
WKH Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 q1;}~}W;z4 OKButton 40,91,90,21 0-oR
{
{ CancelButton 190,91,90,21 I;S[Ft8d Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 tq8B)<(] TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 $21+6 End Dialog X@*$3z#Z Dim dlg As UserDialog S ])Ap'E k^}8=,j} ok = Dialog (dlg) pE[ul c8v+eyn If ok=0 Then 'cancel button was pressed ?H#]+SpOcv Print "Execution cancelled." !i&^H, End FYFP6ti End If !=;^Grv> 4=9To|U* 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty %fGS< W; If dlg.TextBox1 = "" Then %K@D{)r_^ A = 0 'Default accommodation cE
'`W7&A Else @kK${ A = CDbl(dlg.TextBox1)
n4h@{Xg End If 7?:7}xb- /d ?) If dlg.TextBox2 = "" Then AkrUb$ } pupilDiam = 4 'Default pupil diameter {0+gPTp Else c^S^"M| pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) HF"
v
\ End If "gADHt=MIR ,3Y~ #{,i Print " " Jtnuo]{R Print "Accommodation = " & A & " Diopters" \Lv
eZ_h5 Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" JV=d!Gi[C UQgOtqL3 ' Calculate new parameters with accommodation , |CT|2D> taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness yd2v_ H[#s&Fk2 Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens j(F&*aH78 CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens aL$m ?vuM'UH- Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens ,R5NKWo CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens @C{IgV rl qn39 tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness L:"i,K#P qcEiJ}- nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction _Il/ i& ))^rk6 'Adjust parameters to account for accommodation
Pou-AzEP$
+ulBy '************************************************************************* |FGt' 'Aqueous thickness (Position of Lens) `X'-4/Y '************************************************************************* W|_
@ju eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) $p30?\ GetCustomElement eID, entity S^?
@vj -K hXb parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) "z)dz,&T *T'
/5,rX2 ' Delete any shift(s) in z w'oP{=y[ count = 0 3YVG|Bc~_ While GetOperationCount(eID)>count h4N!zj[ GetOperation eID, count, op uF_gfjR[m If op.Type="ShiftZ" Then rT9<_< DeleteOperation eID,count h?5$-#q~ count=count-1 t$^1A1Ef End If y
Dg count=count+1 ye=*m Wend r\Nf309~ AD^9?Z
'Set new shift in rK)aR op.Type = "ShiftZ" ~n9BN'@x op.val1 = taq /(
%Q op.parent = parID e0Cr> I5/e AddOperation eID, op *jM~VTXwt Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 p!BZTwP :M)B#@ c= '************************************************************************* S7&w r@ 'Radius and conic constant of anterior lens (dn(:<_$ '************************************************************************* K-(k6<h eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) W8+Daw1Nr GetConic eID, entity, curv, conic o ?@,f/"5 V1 T?T9m SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant k0~mK7k Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant ZnSDq_Uk [<`K%1GQ '************************************************************************* i lk\&J~I 'Radius and conic constant of posterior lens G&$+8r '************************************************************************* ~&B{"d eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) HEH Tj,T GetConic eID, entity, curv, conic n*~=O ' #
le<R SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost Hf!o6 o Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost +>mbBu!7 fQ c%a1' '************************************************************************* Ht|No 'Lens thickness (Position of posterior lens surface) I:l<t* '************************************************************************* WtOpxAq ]7" W( parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) yx?Z&9z < |