Arizona眼睛模型
简介 IXE`MLc rG7E[kii 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。 Dq=&K,5; 2tz%A~}4 模型 ^PwZP;On s"u6po.' 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。 y $,K^f 0#\K9|.
Table 1. AZ眼睛模型的定义 aYTVYg 在FRED中使用0屈光度来创建的,光瞳加在了透镜的前面。材料是创建一个新的材料并选择类型“Model Material”,输入的参数是nd和vd. 8 xfn$ KGsS2 光源 50,`=Z k'O^HMAn! 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。 \o-9~C\c* a%\6L )`,||sQ
图1. 光源和提示信息使用 +ucj>g1(# 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。 ]=X6*
E*/E X[' VZz7 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。 [k1N-';;; Po(Y',xI[
图2. 字母F光源的设定方法光 x`7Ch3`4} EPEy60Rx5
图3. 字母F在视网膜上位置点列图
Xe ;Eu 视网膜的散射 UB%Zq1D|t _=%F6}TE 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。 4:umD*d 3E N, `q1B WBb@\|V|
图4. 视网膜朗伯散射设定 z{wW6sgPr 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。 Vq8 G( <77 uD'yzR!]+ }sy^ed
图5. 视网膜重点采样规格设定 \"]KF8c^_ 脚本 y]3`U
UvXD \<e? 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: rV{:'"=y- Whoqs_Mm{
图6. 用户对话框的创建与编辑 \[\4= !v
图7. 用户对话框编辑器 PjwDth
A1 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。 v,T:V#f^ 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 ,W8EU VtP^fM^{ 分析 'SW%EVB }-Ds%L 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 D.[h`Hkc 0H$6_YX4A
图7. 字母F在视网膜上颜色分析 BE0Ov{' 脚本代码 (-}:'5|Yj K#"J8h;x Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. }Z="}Dg|T (M0"I1g|w Dim entity As T_ENTITY >m$jJlAv8 Dim op As T_OPERATION wDQ@$T^vh Dim mat As T_MODELMATERIAL ?g{--'L Dim A As Double xL&evG# Dim pupilDiam As Double k kZ2Jxvx Dim eID As Long [c^!;YBp) Dim parID As Long /EIQMZuYp Dim count As Integer LoUHStt Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double enC/@){~ Dim tlens As Double, nlens As Double MV{\:l}y Dim curv As Double, conic As Double us5<18M5 Dim ok As Long -R]Iu\ V),wDyi Sub Main ^4 MJ TS_5R>R3 '用户输入对话框 k!Ym<RD%N Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 |2Vhj<6 TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 3 as~yF0 Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 qix$ }(P OKButton 40,91,90,21 @=7[ KM b CancelButton 190,91,90,21 %nS(>X<B Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 *5QN: TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 E"O6N.}. End Dialog zb]e{$q2C Dim dlg As UserDialog o&t*[# uGmv`R_ ok = Dialog (dlg) m
>Rdsn~l H|Y*TI2vf8 If ok=0 Then 'cancel button was pressed `<3%`4z/ Print "Execution cancelled." D_N0j{E End [+F6C End If I!?)}d |EGC1x]j= 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty Zt"#'1 If dlg.TextBox1 = "" Then &gg Om A = 0 'Default accommodation %A3ci[$g Else ynZp|'b?< A = CDbl(dlg.TextBox1) p
uZY4}b_ End If qEvbKy} c
W1`[b If dlg.TextBox2 = "" Then E5$Fhc pupilDiam = 4 'Default pupil diameter * lJkk Else ]@I>OcH pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) {/|tVc63 End If 8DuD1hZq dHkI9; Print " " cGSG}m@B` Print "Accommodation = " & A & " Diopters" }*P?KV ( Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" N}ugI`: m;JB=MZ=m ' Calculate new parameters with accommodation ?orLc,pU^ taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness T8BewO=} arc{:u.K Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens c :2 w(BVi CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens FN<Sagj V/+D] Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens C)mR~Ey CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens `< 82"cAT{ sE])EwZ tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness {pXqw'"1. T<%%f.x[s nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction ^&lkh@Y1q 6IJH%qUx' 'Adjust parameters to account for accommodation z?t75#u9. ,B:r^(}0j '************************************************************************* pLe[<N 'Aqueous thickness (Position of Lens) d
f
j;e%H '************************************************************************* =PjxMC._ eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) hs*n?vxp3 GetCustomElement eID, entity ,FwJ0V $=5kn>[_Z% parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) \b}%A&Ij LvCX(yjZ* ' Delete any shift(s) in z MJA;P7g count = 0 RB9ZaL\ While GetOperationCount(eID)>count K8W99:v GetOperation eID, count, op L1kAAR If op.Type="ShiftZ" Then XG E.*aI DeleteOperation eID,count y" |gC!V} count=count-1 %R<xe.X End If `<6FCn4{X count=count+1 >uxAti\ Wend NcX`*18 hGcu(kAC, 'Set new shift in I9<%fv op.Type = "ShiftZ" 9w6 uoM op.val1 = taq Wjli(sT#- op.parent = parID q<K/q"0-l AddOperation eID, op GHO6$iM)[ Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55
D,()e^o r)Ja\; '************************************************************************* 8v)iOPmDC 'Radius and conic constant of anterior lens K,,'{j2#f '************************************************************************* ,F n-SrB: eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) T@Z-;^aV GetConic eID, entity, curv, conic abp\Ih^b =imJ0V~RW SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant pjma<^|F Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant aK8s0G!z?5 ?KWo1 '************************************************************************* |-HNHUF 'Radius and conic constant of posterior lens MS]Q\g}U '************************************************************************* rN,T}M=2 eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) 7gx?LI_e GetConic eID, entity, curv, conic [{:
l? -@XOe&q SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost HP\5gLVXY Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost O=jzz&E+ o+Mc%O Z '************************************************************************* V{fG~19
'Lens thickness (Position of posterior lens surface) 6Fc*&7Z+ '************************************************************************* uDLj*U6L vnS8N parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) O
Q$C#:? UjMWSPEBy ' Delete any z-shift(s) DPkH:X count = 0 K)^8 :nt While GetOperationCount(eID)>count & |