Arizona眼睛模型
简介 Z' i@;^=A 6_%Cd`4Z 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。 atZe`0 J|I*n 模型 #]dm/WzY 8-<F4^i_i 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。 Z Qlk 5 ddgDq0N1j
Table 1. AZ眼睛模型的定义 2q[pOT'k 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. _WNbuk0 2B4.o*Q\ 光源 B :%Vq2` xuUEJ
a& 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。 )Ra:s> f(y+1 ir6aV|ea!
图1. 光源和提示信息使用 $]LS!@ Rm 除了“Letter F”之外的所有光源的光线位置设定在了孔径光阑位置处,并增加了pre-propagation distance= -8。尽管光线在光瞳处创建,规定的传输方向相对于光线位置在pre-propagation distance之后。这意味着光束沿着Z轴在眼睛的前面以平行光入射,而不是在光瞳处入射。 frcX'M}% -L/%2 X 在往下看是内置的脚本用来修改屈光度,使其为4(250mm),光源“Letter F”在视网膜处生成一个字母为F的图像。绿色的光线聚焦的非常好而红色和蓝色光线有一点的模糊。使用Positions Spot Diagram分析工具来观察最为合适。 N7s0Ua'-v - ;gQy[U
图2. 字母F光源的设定方法光 mP*$wE9b,: \HB
fM&
图3. 字母F在视网膜上位置点列图 t0f7dU3e;L 视网膜的散射 :WRD<D_4 &S(>L[)9 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。 ,Mw93Kp
Va VKPEoy8H 9<3( QR
图4. 视网膜朗伯散射设定 NlF*/Rs 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。 -,/7u3 )bg |l? lq.:/_m0
图5. 视网膜重点采样规格设定 hwM<0Jf 脚本 "81'{\(I_ #)}BY"C% 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: *m]Y6 0y$VPgsKf
图6. 用户对话框的创建与编辑 o<A-ETx<
图7. 用户对话框编辑器 gE #|eiu 如果“OK”按钮按下,将会核对对话框下面的代码行,如果点击取消则脚本终止。然后输入的参数赋予变量,如果此处是保留为空白,则使用默认值。因此,如果没有值输入并点击“OK”按钮,则脚本是以屈光度为0,光瞳直径为4mm来运行的。 Hx6ODj[- 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 I'IFBVhaYn E"*E[> 分析 <N<0 ?GQ c9c]1XJ 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 Yp(0 XP5o hRXnig{;3
图7. 字母F在视网膜上颜色分析 :JSxsA6k 脚本代码 7[=G;2< jS]Saqd Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. 8\;, d 9wCgJ$te Dim entity As T_ENTITY p[&Jl Dim op As T_OPERATION ~ ?nn(Q- Dim mat As T_MODELMATERIAL A'CD,R+gR Dim A As Double `ZL^+h<b>M Dim pupilDiam As Double [>`.,k Dim eID As Long ~H#c-B Dim parID As Long }],l m Dim count As Integer )-X8RRw' Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double &L0Ii)Ns Dim tlens As Double, nlens As Double T7i>aM$+ Dim curv As Double, conic As Double Z?S?O#FED Dim ok As Long bCP2_h3* q/:]+ Sub Main d(}?
\| >]_6|Wfl '用户输入对话框 +h-% { Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 [[_>DM TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 #O_%!7M{4 Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 jhz*Y}MX OKButton 40,91,90,21 i5(qJ/u CancelButton 190,91,90,21 =~D[M)UO| Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 3KqRw (BK TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 IJ+} End Dialog t0cS.hi Dim dlg As UserDialog 2Rys:$ \6GNKeN ok = Dialog (dlg) hwk] ;6[ FnVW%fh If ok=0 Then 'cancel button was pressed /Q9Cvj)" Print "Execution cancelled." s8A"x`5( End Vxrj(knck, End If w8S
pt V* JqC 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty X)(K|[ If dlg.TextBox1 = "" Then ?$)a[UnqX A = 0 'Default accommodation 3R$R?^G Else q9x@Pc29d A = CDbl(dlg.TextBox1) S7j(4@ End If i+QVs_jW C<C^7-5 If dlg.TextBox2 = "" Then wGMoh.GTh pupilDiam = 4 'Default pupil diameter 1r4NP Else m%eCTpYo pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) !m=Js" End If BbFLT@W4 q%bFR[p<* Print " " K_t >T)K Print "Accommodation = " & A & " Diopters" T/u61}'U{ Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" nQ'NS <% mD#S ' Calculate new parameters with accommodation ('%Y3z; taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness xc'uCbH 5KbPpKpd Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens _&G_SNa CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens 1Q^u#m3 jB9~'>JY Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens bCTN^ CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens LIJ#nb e6J>qwD? tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness (-1{W^( 'G[G;?F nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction Dg~m}La w"D1mI!L
7 'Adjust parameters to account for accommodation hX,RuI #v$wjqK5 '************************************************************************* RI<smt.Ng 'Aqueous thickness (Position of Lens) _8SB+s* '************************************************************************* 7CSn79E eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) C_;nlG6 GetCustomElement eID, entity _ZJQE>]nWu ~c+=$SL-= parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) B<myt79F_[ @ZYJY ' Delete any shift(s) in z #CJET count = 0 9A{D<h}yk While GetOperationCount(eID)>count "7fEL:|j GetOperation eID, count, op K)1Lg?j If op.Type="ShiftZ" Then Q|VBH5}1O DeleteOperation eID,count fGH)Fgo` count=count-1 <tO@dI$~> End If 2ER_?y count=count+1 rT-.'aQ2t Wend 9 M?UPE ~[aV\r? 'Set new shift in x~m$(LT op.Type = "ShiftZ" :%28*fl op.val1 = taq 3z#>1HD$ op.parent = parID ze
LIOw AddOperation eID, op VqD_FS;E Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 lHliMBSc 7c%dSs6 '************************************************************************* M/xm6 'Radius and conic constant of anterior lens B4zuWCE@ '************************************************************************* UH7?JF-D eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) @yQ1F>
t GetConic eID, entity, curv, conic 7N5M=f.DS( a3:45[SO4e SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant ,T^A?t Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant HsRoiqo xIb{*)BUwc '************************************************************************* [EVyCIcY,h 'Radius and conic constant of posterior lens {w,^Z[< '************************************************************************* Mx# P
>. eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) GVf[H2%H GetConic eID, entity, curv, conic :vS/Lzk ]A+t@/k SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost ]$.w
I~J% Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost |Ul 4n@+2 :: GW '************************************************************************* [%/B"wTt 'Lens thickness (Position of posterior lens surface) vUL@i'0&o '************************************************************************* hp7ni1V gC%$)4-: parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) P3a]*> ., U3M;{_g ' Delete any z-shift(s) 2>J;P C[; count = 0 :.{d,)G While GetOperationCount(eID)>count \O~WMN GetOperation eID, count, op U(~Nmo' If op.Type="ShiftZ" Then OzH\YN DeleteOperation eID,count 1b7?6CqV count=count-1 3+C;zDKa End If ={p< |