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2021-10-22 09:55 |
Arizona眼睛模型
简介 ~l}rYi>g% hdW",Bf' 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。 2al%J% Bt[`p\p@ 模型 rK)So#' IKKd 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。 '{\VOU #R"9(Q&
Table 1. AZ眼睛模型的定义 i]Lt8DiRq 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. VxLq,$B76 9'o!9_j 光源 :1q+[T/ @ :HYqm*v;W 多个光源定义来分析该模型的不同特性。图1显示了所以的光源和提示信息告诉您他们可以用来做什么。 @y;N
u GbwcbfH .UakO,"z
图1. 光源和提示信息使用 SWD
v\Vr 除了“Letter F”之外的所有光源的光线位置设定在了孔径光阑位置处,并增加了pre-propagation distance= -8。尽管光线在光瞳处创建,规定的传输方向相对于光线位置在pre-propagation distance之后。这意味着光束沿着Z轴在眼睛的前面以平行光入射,而不是在光瞳处入射。 2WIL0Siwl Um)0jT 在往下看是内置的脚本用来修改屈光度,使其为4(250mm),光源“Letter F”在视网膜处生成一个字母为F的图像。绿色的光线聚焦的非常好而红色和蓝色光线有一点的模糊。使用Positions Spot Diagram分析工具来观察最为合适。 UA!h[+Z Z}T<^
F
图2. 字母F光源的设定方法光 gTY\B. chQt8Ar3
图3. 字母F在视网膜上位置点列图 El Z'/l*\ 视网膜的散射 x|_%R
v r*N:-I~z 在散射文件中,有一个名为“Retina surface”的72%的反射型朗伯散射,它为视网膜的散射提供了一个粗略的近似。为了模拟来自视网膜的散射,改变自定义元件“Eye ball” 下的视网膜的表面从“halt all” 到”Allow All”。并使几何中“plane”可追迹。 Pg-~^"?y v$K`C; pB@8b$8(Z
图4. 视网膜朗伯散射设定 24:;vcb 注意在视网膜的表面有散射重点采样规格定义,在“Scatter”标签的底部可获取该信息。“toward pupil”指定散射光朝向光瞳,半角度10度。 A)2vjM9}K AEX]_1TG n }7DL8
图5. 视网膜重点采样规格设定 HDIB GG~ 脚本 VW<s_ mAhtC* 内置脚本使用对话框显示屈光度和光瞳直径的数值设置。使用FRED Basic脚本创建和使用对话框非常容易。图6显示了如何获取用户自定义对话框,如下图所示: HLg/=VF7? LS,/EGJ
图6. 用户对话框的创建与编辑 WiH%URFB
图7. 用户对话框编辑器 XASoS5 如果“OK”按钮按下,将会核对对话框下面的代码行,如果点击取消则脚本终止。然后输入的参数赋予变量,如果此处是保留为空白,则使用默认值。因此,如果没有值输入并点击“OK”按钮,则脚本是以屈光度为0,光瞳直径为4mm来运行的。 n <6} 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 A-~#ydv ZO2u[HSO> 分析 8Z4d<DIJ ;o,t* 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 {q~Bss{z
=5b5d
图7. 字母F在视网膜上颜色分析 &0K;Vr~D 脚本代码 <^UB@'lCm |A8Ar 7) Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. &32qv`
V_ 4;M Dim entity As T_ENTITY mn{8"@Z Dim op As T_OPERATION !
W$u~z Dim mat As T_MODELMATERIAL Gnj;=f Dim A As Double
jC*(ZF1B Dim pupilDiam As Double Cnd*%C PZ Dim eID As Long CM>/b3nOW Dim parID As Long g(33h2" Dim count As Integer i/Q*AG>b Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double @es}bKP Dim tlens As Double, nlens As Double sRE$*^i Dim curv As Double, conic As Double e!l!T@
pf Dim ok As Long gd_w;{WP mq[(yR Sub Main &O#a==F!( N:)`+} '用户输入对话框 I.fV_
H^ Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 K8pfk*NZ_@ TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 -3/:Dk`3 Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 l#7,<@) OKButton 40,91,90,21 Yi{[llru CancelButton 190,91,90,21 zG[fPD Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 Y)N(uv6 TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 f?dNTfQ3mi End Dialog T$06DS Dim dlg As UserDialog
@\i6m]\X rnIv|q6@ ok = Dialog (dlg) +%>s\W+?] .i"v([eQ If ok=0 Then 'cancel button was pressed Z9i,#/ Print "Execution cancelled." `-D6:- ,w End CJJ 1aM End If c#OZ=` W:3u$LTf*f 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty ~{n_rKYV If dlg.TextBox1 = "" Then :u'X
~ID[ A = 0 'Default accommodation 9HLn_|yU Else H #E
A = CDbl(dlg.TextBox1) MKJ9PcVi End If H'<9;bD - 'P)xY-15 If dlg.TextBox2 = "" Then w(J-[t118 pupilDiam = 4 'Default pupil diameter V(L~t=k$ Else 8!TbJVR pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) BgA\l+ End If UX41/# 4 V{HZ/p_Y Print " " *-ZD -B*? Print "Accommodation = " & A & " Diopters" RoxzCFsI\ Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" j5R= K*y .!U `,)I ' Calculate new parameters with accommodation #"O9\X/B taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness UIL5K
L-Xd3RCD Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens +DF<o
U~ CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens S5"xb )FMpfC>An Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens Ki^m&P CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens mZ/?uPIa YJuaQxs tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness Sj+gf~~ {Xwin$C nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction z Rz#0 Cs^o- g!L 'Adjust parameters to account for accommodation w6Dysg: KAgiY4 '************************************************************************* |QAmN>7U 'Aqueous thickness (Position of Lens) vO]gj/SaT '************************************************************************* Wfu%,=@, eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) nkS6A}i3o GetCustomElement eID, entity }C/}8< 3 V8SKBS parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) sG}}a}U1 `*KS`
z? ' Delete any shift(s) in z FDbx"%A count = 0 SQvicZAN)` While GetOperationCount(eID)>count J0@m
Ol GetOperation eID, count, op ) OZDq]mV If op.Type="ShiftZ" Then bTA<AoW9=" DeleteOperation eID,count k/H<UW?Z] count=count-1 :7W5R End If bkmX@+Pe count=count+1 R
j(="+SPj Wend $ n n4 AW+4Vm_!l 'Set new shift in EQ?4? op.Type = "ShiftZ" 9rn! U2 op.val1 = taq ]K XknEaxl op.parent = parID ;NRm , AddOperation eID, op S]<G|mn, Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 3`^]#Dh ,m3AVHa*G '************************************************************************* g|)e3q{M 'Radius and conic constant of anterior lens * fSa8CV '************************************************************************* \M:,Vg eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) w V;y]' GetConic eID, entity, curv, conic DMfC(w.d 9tl Fbu SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant YyK9UZjI Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant 8'^eH1d' q/Q^\HTk '************************************************************************* <u4GIi
<sm 'Radius and conic constant of posterior lens 0AR4/5. '************************************************************************* 5mER&SX eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) Cgq9~U ! GetConic eID, entity, curv, conic <Y~V!9(~{Q )byQ=-<1 SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost oJ6
d: Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost LwY_6[Ef o }Tv^>L '************************************************************************* HFo}r~ 'Lens thickness (Position of posterior lens surface) 'v6Rd)E\z '************************************************************************* `+"QhQ4w @3VL
_g: parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) (c(?s`; xU@Z<d,k ' Delete any z-shift(s) }pTw$B count = 0 27u$VHwb While GetOperationCount(eID)>count 7-^df0 GetOperation eID, count, op ,wRrx& If op.Type="ShiftZ" Then jVfC 4M7 , DeleteOperation eID,count P-+ ^YN, count=count-1 qn+m lduU End If ;GH(A=}/Y count=count+1 T,WWQm Wend v]!|\] WY*}|R2R 'Set new z-shift I, op.Type = "ShiftZ" *}[@* op.val1 = tlens zQ)[re) op.parent = parID <a$cB+t AddOperation eID, op UAcABL^2 Print "Set lens thickness = " & tlens ghms-.:b8 &q | |