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2020-12-09 09:18 |
Arizona眼睛模型
简介 U~[ tp1Z) C2Af$7c 人眼光学模型可用来设计眼科用设备,光学系统注定了要与人眼一起使用。本文演示了这样一个模型:Arizona眼睛模型,在Jim Schwiegerling教授的书中有详细描述:《Field Guide to Visual and Ophthalmic Optics》。AZ眼睛模型达到了基于平均临床数据所决定的轴上和轴外像差等级。FRED文件包含了此眼睛模型及几个用来分析它的光源,并包括一个基于想要的屈光度来调整模型的内嵌脚本。 RB/;qdqR 3!KEk?I] 模型 Z "g6z#L& *v9 {f? 模型的定义如表1种所示,由半径、圆锥常数、折射率、阿贝数、到下一面的距离等一系列表面组成。一些参数由屈光度(A)来决定。 C*,PH!$k q#!c6lG
Table 1. AZ眼睛模型的定义 ;CdxKr-d 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. iQ_^MzA 91j.%#[v' 光源 !3Me
6&$O UG<`m] 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。 \{M/Do: ^B7C8YP >qjV(_?F-
图1. 光源和提示信息使用 SI@Yct]<g 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。 b R;Wf5 ;tu2}1#r 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。 7`Bwo*Y rA#Ji~
图2. 字母F光源的设定方法光 "?TKz:9r F
{T\UX
图3. 字母F在视网膜上位置点列图 :\8&Th}Se 视网膜的散射 YO^iEI. t+Rt*yjO 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。 H@hHEzO $>y Di8;Tq
图4. 视网膜朗伯散射设定 2k3yf_N 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。 JPfE`NZ 8|iMD1 0vm}[a4+i;
图5. 视网膜重点采样规格设定 G@;I^_gN 脚本 o@g/,V $ hz_F^gF 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: $*i"rlJC CHRO9
图6. 用户对话框的创建与编辑 =)Q0=!%-
图7. 用户对话框编辑器 9F"Q2^l' 如果“OK”按钮按下,将会核对对话框下面的代码行,如果点击取消则脚本终止。然后输入的参数赋予变量,如果此处是保留为空白,则使用默认值。因此,如果没有值输入并点击“OK”按钮,则脚本是以屈光度为0,光瞳直径为4mm来运行的。 z ''-AH, 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 5.e.
BT @n:.D9 分析 +4%:q~C Jf=$h20x 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 %!e;sL~& Co#_Cyxg=9
图7. 字母F在视网膜上颜色分析 *X4$'LSx1 脚本代码 HfgK0wIi ,dIo\Lm Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. CD+2
w
cy 4C{3>BE Dim entity As T_ENTITY 15 ^5yRXC Dim op As T_OPERATION I!1nB\l Dim mat As T_MODELMATERIAL #UpxF?A( Dim A As Double L/R ES Dim pupilDiam As Double |r=.}9
- Dim eID As Long U\Hd?&`9gz Dim parID As Long xz$S5tgDQK Dim count As Integer d4#Ra% Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double z.7'yJIP# Dim tlens As Double, nlens As Double _ooSMp| Dim curv As Double, conic As Double (\6R"2 Dim ok As Long axW4cS ? *jF VYg Sub Main SAEV " >O{/%(9 '用户输入对话框 0w_2E Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 `1[GY){?) TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 {PCf'n Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 _Vq7Gxy$R OKButton 40,91,90,21 hoQ?8}r: CancelButton 190,91,90,21 \#A=twp Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 igW>C2J TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 :a4FO End Dialog 6v9{$: Dim dlg As UserDialog Q4;br?2H S}hg*mWn{$ ok = Dialog (dlg) 9$xEktfV oEWx9c{~$ If ok=0 Then 'cancel button was pressed ?Ze3t5Ll Print "Execution cancelled." DjT ekn End CKTD27}) End If (qP !x 2j '7<@(HO 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty afZPju"- If dlg.TextBox1 = "" Then p ?HODwZ A = 0 'Default accommodation ,K'}<dm|x Else "F+Wo& A = CDbl(dlg.TextBox1) O;A/(lPW+ End If 8elT/Wl TLL.Ch|#Y If dlg.TextBox2 = "" Then i`g>Y5 pupilDiam = 4 'Default pupil diameter uxto:6),P< Else (8r?'H8ZO pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) Z6b3gV End If iDO~G($C DOXRU5uP3 Print " " Mdh(Mp(w Print "Accommodation = " & A & " Diopters" ,
"zS
pN Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" N[}XLhbt #oYX0wvl ' Calculate new parameters with accommodation n#N<zC/ taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness F|V co]"S1
YV 9*B Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens EMH?z2iGd CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens aAko-,URC Y54*mn Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens )^!-Aj\x CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens XEZ6%Q_ ,>(M5\Z/c tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness 2|~&x~ \Mlj
7.u] nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction t:M({|m Y k#%19B 'Adjust parameters to account for accommodation gWS49*O Smk]G))o{ '************************************************************************* ?NI)3-l 'Aqueous thickness (Position of Lens) cQPH le2 '************************************************************************* ?=IbiT eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) :B- ,*@EU GetCustomElement eID, entity q0y?$XS O!f* @ parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) McnP>n *OF7{^~& ' Delete any shift(s) in z nbpN+a% count = 0 q#\eL~k While GetOperationCount(eID)>count Gz *U?R-T GetOperation eID, count, op ij hMJ?3 If op.Type="ShiftZ" Then *8XGo DeleteOperation eID,count Fr%KO)s2 count=count-1 "E2
g7n& End If m Xw1%w[* count=count+1 &U
'Ds! Wend v!`M=0k Q|G[9HBI 'Set new shift in >8NQ8i=]V1 op.Type = "ShiftZ" q>omCk%h op.val1 = taq b'-gy0 op.parent = parID _X.M,id AddOperation eID, op NM]6 o Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 56':U29.] @pkozE- '************************************************************************* 'ZDa *9nkF 'Radius and conic constant of anterior lens orU4{.e '************************************************************************* "J{,P9P6 eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) ac&tpvij GetConic eID, entity, curv, conic /|DQ_<* Yp
?
2< SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant (~#PzE: Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant g*]<]%Py" 2C8M1^0:Z '************************************************************************* aVtwpkgZ 'Radius and conic constant of posterior lens fg1 zT~ '************************************************************************* [w4z)! eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) i'EXylb GetConic eID, entity, curv, conic JqZ%*^O ]CL70+[^9 SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost Kc{wv/6}T Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost [}AcCXg`L k<f*ns '************************************************************************* ,,iQG' * 'Lens thickness (Position of posterior lens surface) yi%B5KF~Al '************************************************************************* @LmUCP~ >3Y&jsh< parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) Z2 @&4_P BW*zj=N% ' Delete any z-shift(s) >%[W2L\' count = 0 0!zWXKX While GetOperationCount(eID)>count kR_[p._ GetOperation eID, count, op ~p 1y+ If op.Type="ShiftZ" Then [p(C:rH DeleteOperation eID,count # \M<6n{ count=count-1 m 8f_w End If +*!! count=count+1 d8K^`k+x Wend NSkI2>+P 2]'ozs$|v 'Set new z-shift jW*A(bK8: op.Type = "ShiftZ" _8`|KY op.val1 = tlens &KB{,:)? op.parent = parID ~& l`" AddOperation eID, op uJ$"2<O Print "Set lens thickness = " & tlens }qg!Um0 ls5S9R 5 '************************************************************************* %SE g(< | |