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2020-12-09 09:18 |
Arizona眼睛模型
简介 <<@$0RW sr
sDnf 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。 x'+lNlv %=S~[&8C 模型 7y&Fb ~:D}L 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。 |k{?\ (h; |Xlc2?e
Table 1. AZ眼睛模型的定义 Gyk>5Q}} 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. nUz2~z ; mu9;ixZ 光源 1K"``EvNB [58xT>5`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。 n1a;vE{! 2d >kc2=* [kMXr'TyPX
图1. 光源和提示信息使用 ,pq<.?&E 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。 nG1mx/w l&dHH_m3 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。 Xl.h&x0?
8 (?72 vCc
图2. 字母F光源的设定方法光 $C##S@ /iQ}DbtRb
图3. 字母F在视网膜上位置点列图 <=/v%VXPm 视网膜的散射 3o%JJIn& qN1(mxa.? 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。 o) `zb? WOZf4X`[ cYFR.~p
图4. 视网膜朗伯散射设定 JR<#el
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。 &kB[jz_[A (9CB&LZ(+E c BQ|mA
图5. 视网膜重点采样规格设定 :@I?JSi 脚本 5H1SC8+B, 7]_UZ)u 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: OY*BVJ^ dJ"3F(X
图6. 用户对话框的创建与编辑 "Q`{+|'=E
图7. 用户对话框编辑器 `zAV# 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。 VZ&>zF 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 2T<QG>;)j
Ash"D~ 分析 VHsuC$3W N#Bg`:! 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 w6y?D< 5YUn{qtD
图7. 字母F在视网膜上颜色分析 _-H uO/ 脚本代码 !T@>Ld: :
FF:{&d Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. 8RbtI4 N+rLbK* Dim entity As T_ENTITY >V;JI;[ Dim op As T_OPERATION W1$B6+}Z0V Dim mat As T_MODELMATERIAL 1 b+B Dim A As Double yHLclv Dim pupilDiam As Double k2sb#]-/} Dim eID As Long , d ?4"8_ Dim parID As Long -iGt]mbJkP Dim count As Integer HdGAE1eU]} Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double -q[T0^eS Dim tlens As Double, nlens As Double L;I.6<K. Dim curv As Double, conic As Double )p4o4aM Dim ok As Long Hq8<g$ V=I au_ Sub Main &_HSrU 1 h|cr_ '用户输入对话框 )5_GJm&R9 Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 zL5r8mD3 TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 4JKB6~Y Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 I>k3X~cG OKButton 40,91,90,21 $]:I1I CancelButton 190,91,90,21 ;Jr6 Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 { cnya* TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 Kg=TPNf"$ End Dialog Qzw~\KY: Dim dlg As UserDialog *E+2E^B LTG#nM0 ok = Dialog (dlg) GeWB"(t L^yQb4$&M If ok=0 Then 'cancel button was pressed FVMR9~&+ Print "Execution cancelled." P5* :r3> End RQWVjF# End If xY(+[T!OF ZD/>L/ 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty xcnHj1r-o' If dlg.TextBox1 = "" Then \)eHf
7H
A = 0 'Default accommodation ji?0;2Y Else ,w; ~R4x A = CDbl(dlg.TextBox1) iN8?~T}w End If +"Ih'bb`j eW"i'\`0 If dlg.TextBox2 = "" Then U8]L3&~ pupilDiam = 4 'Default pupil diameter w(8q qU+\ Else DQP#h5O pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) 7s;<5xc End If m(q6Xe:Vc FXV=D_G} Print " " Wg[?i C*~ Print "Accommodation = " & A & " Diopters" BF<7.<, Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" v]F q}I" @ \J R xJ ' Calculate new parameters with accommodation 0*L|rJf taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness 4A^hP![c#] "h_]it};C Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens MVg`6&oH CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens EJjTf: hE\,4c1 Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens N#@xo)-H CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens \ 3n{%\_ Kv:U QdnU[ tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness %}%D8-d}G 33J}AK^FE nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction Fe.Y4\xz <89@k(\ / 'Adjust parameters to account for accommodation ?=jmyDXH! )wP0U{7?v '************************************************************************* %\_I%
yF 'Aqueous thickness (Position of Lens) *U.$=4Az '************************************************************************* {.bLh0 eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) ,r{*o6 GetCustomElement eID, entity :>nk63V ( VxjEKc parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) _t6siB_u 6T< ~mn ' Delete any shift(s) in z |.=Ee+HZ count = 0 -?e~dLu While GetOperationCount(eID)>count tirw{[X0n GetOperation eID, count, op 2]eh[fRQ If op.Type="ShiftZ" Then #I%< 1c%XA DeleteOperation eID,count (6u<w#u count=count-1 [
w End If 7
tF1g=\ count=count+1 $^I uE0. Wend -4,qAnuMx 4v3y3 'Set new shift in lk \|EG op.Type = "ShiftZ" 3
C=nC op.val1 = taq V J){@ op.parent = parID 0MMY{@n AddOperation eID, op 6'(5pt Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 +
h`:qB <%J dQ82? '************************************************************************* TMKemci 'Radius and conic constant of anterior lens ]SBv3Q0D7 '************************************************************************* &w2.b:HF eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) 1(w0*` GetConic eID, entity, curv, conic P{(m: `N j!mI9*hP SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant ~IE:i-Kz Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant k:7UU4M
5 s[nOB0 '************************************************************************* '0H+ 2 'Radius and conic constant of posterior lens LN?T$H '************************************************************************* ;ZjQy,H% eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) H\8i9RI GetConic eID, entity, curv, conic uFSgjWJ#~ CEYHD ?9k8 SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost GPP~*+n Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost X-Xf6&U | |