Arizona眼睛模型
简介 ==`K$rM z"bgtlfb8 人眼光学模型可用来设计眼科用设备,光学系统注定了要与人眼一起使用。本文演示了这样一个模型:Arizona眼睛模型,在Jim Schwiegerling教授的书中有详细描述:《Field Guide to Visual and Ophthalmic Optics》。AZ眼睛模型达到了基于平均临床数据所决定的轴上和轴外像差等级。FRED文件包含了此眼睛模型及几个用来分析它的光源,并包括一个基于想要的屈光度来调整模型的内嵌脚本。 P\KP )bkC , .uu/qV}w 模型 1U.se`L 9"1 0:\U 模型的定义如表1种所示,由半径、圆锥常数、折射率、阿贝数、到下一面的距离等一系列表面组成。一些参数由屈光度(A)来决定。 3]WIN_h ]S<eO6z
Table 1. AZ眼睛模型的定义 Brr{iBz*" 在FRED中使用0屈光度来创建的,光瞳加在了透镜的前面。材料是创建一个新的材料并选择类型“Model Material”,输入的参数是nd和vd. o1YX^-<[F 5 :6^533] 光源 R<{bb' 9V`/zq? 多个光源定义来分析该模型的不同特性。图1显示了所以的光源和提示信息告诉您他们可以用来做什么。 bPEf2Z
G4 )+RTA
y [k qEPvV
图1. 光源和提示信息使用 //]g78]=O 除了“Letter F”之外的所有光源的光线位置设定在了孔径光阑位置处,并增加了pre-propagation distance= -8。尽管光线在光瞳处创建,规定的传输方向相对于光线位置在pre-propagation distance之后。这意味着光束沿着Z轴在眼睛的前面以平行光入射,而不是在光瞳处入射。 zm)
]cq &Z/aM? 在往下看是内置的脚本用来修改屈光度,使其为4(250mm),光源“Letter F”在视网膜处生成一个字母为F的图像。绿色的光线聚焦的非常好而红色和蓝色光线有一点的模糊。使用Positions Spot Diagram分析工具来观察最为合适。 |8PUmax L0ig%
图2. 字母F光源的设定方法光 DvHcT]l>5 F7gipCc1We
图3. 字母F在视网膜上位置点列图 Ac'[( 视网膜的散射 @'j=oTT j*nZ
在散射文件中,有一个名为“Retina surface”的72%的反射型朗伯散射,它为视网膜的散射提供了一个粗略的近似。为了模拟来自视网膜的散射,改变自定义元件“Eye ball” 下的视网膜的表面从“halt all” 到”Allow All”。并使几何中“plane”可追迹。 3Ba>a(E T^g2N`w2 H !Z=}>TN
图4. 视网膜朗伯散射设定 =Ig'Aw$ x 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。 Iq0_X7:{QI vBx*bZ akHcN]sa2
图5. 视网膜重点采样规格设定 35B G&;C 脚本 $'*@g1vY I1yZ7QY 内置脚本使用对话框显示屈光度和光瞳直径的数值设置。使用FRED Basic脚本创建和使用对话框非常容易。图6显示了如何获取用户自定义对话框,如下图所示: 2Un~Iy 2ikY.Xi6
图6. 用户对话框的创建与编辑 ce th )Xm
图7. 用户对话框编辑器 ]\w0u7} 如果“OK”按钮按下,将会核对对话框下面的代码行,如果点击取消则脚本终止。然后输入的参数赋予变量,如果此处是保留为空白,则使用默认值。因此,如果没有值输入并点击“OK”按钮,则脚本是以屈光度为0,光瞳直径为4mm来运行的。 _"
W<> 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 e^Q$Tog< Hq[d!qc 分析 0H,1"~,w] /fbI4&SB! 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 JUXIE y^ RX8$&z
图7. 字母F在视网膜上颜色分析 !cPiH6eO 脚本代码 Nl3x
BM% a5ZU"6Hi Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. 4wh_iO &M(=#pq9 Dim entity As T_ENTITY &cztUM( Dim op As T_OPERATION Q1J./C} Dim mat As T_MODELMATERIAL ["|AD,$% Dim A As Double *c4uCI:0t Dim pupilDiam As Double yG|^-O}L Dim eID As Long rq?:I:0 Dim parID As Long i <0H W Dim count As Integer J/S 47J~ Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double Ac;rMwXk# Dim tlens As Double, nlens As Double c9imfA+e Dim curv As Double, conic As Double LWE[]1= Dim ok As Long 3-#|6khqt ,g2|8>sJP Sub Main /3->TS E;$)Oz '用户输入对话框 =xcA4"k Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 P.Pw.[:3 TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 <6^MVaD Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 y%)5r}S^ OKButton 40,91,90,21 EM]~yn!+ CancelButton 190,91,90,21 ^(y=DJ7 Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 Fq/?0B8 TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 hV|pH)Nu{ End Dialog #TZf\0\! Dim dlg As UserDialog T)wc{C9w WGjT06a\ ok = Dialog (dlg) UH/) 4Wg b:3n)-V{ u If ok=0 Then 'cancel button was pressed YfL|FsCh Print "Execution cancelled." _h>S7-X End ._@Scd End If tn\Y: %}jwuNGA 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty vRa|lGeW If dlg.TextBox1 = "" Then _"n1"%Ns A = 0 'Default accommodation 9t@^P^}=\m Else vw=OGjT_>m A = CDbl(dlg.TextBox1) u4TU"r("A End If ~01
o |S48xsFvq If dlg.TextBox2 = "" Then p48M7OV pupilDiam = 4 'Default pupil diameter F{}mlQg Else =g4^tIYq pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) , f9V`Pz) End If *0]E4]ZO ,9<}V;( Print " " kG_ K &,;@ Print "Accommodation = " & A & " Diopters" Ug>yTc_(7 Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" )&:4//}a T|^rFaA ' Calculate new parameters with accommodation ^$qr6+ taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness ,73kh lJ.:5$2H Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens s\ft:a@ CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens -=BQVJ_dK{ z=1 J{] Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens %T@ 3-V_ CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens ixF
'- yO Ed8 tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness \Z9+U:n JU+Uzp nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction H.|v^e [1Pw2MC< 'Adjust parameters to account for accommodation 8 tMfh am.}2QZU '************************************************************************* ^@?-YWt 'Aqueous thickness (Position of Lens) M{I8b<hY '************************************************************************* .;j} :< eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) ~]X4ru5,4 GetCustomElement eID, entity kBolDPvBG =9$hZ c parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) ; (I(TG S <~"\<ED ' Delete any shift(s) in z pN# \ count = 0 *olV Y/'O While GetOperationCount(eID)>count |9>?{
B\a GetOperation eID, count, op
fp!Ba If op.Type="ShiftZ" Then !K a!f1 DeleteOperation eID,count Zwj\Hz. count=count-1 F<SMU4]YdG End If t\44 Pu% count=count+1 =^ur@E Wend xo{3r\u?} uk%C:4T 'Set new shift in d*3;6ZLy op.Type = "ShiftZ" 5bU[uT,`6 op.val1 = taq 9x;CJhX op.parent = parID ^q``f%Xt AddOperation eID, op P.^%8L Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 <Stfqa6FJ ,i KEIxA! '************************************************************************* p)l >bC?3 'Radius and conic constant of anterior lens 9pAklD 4 '************************************************************************* =xwA'D9] eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) mqL&b |