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2021-10-22 09:55 |
Arizona眼睛模型
简介 0'&N?rS
sXe=4`O 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。 !F]7q]g ErZYPl 模型 ,au-g)IFZ ]M2<b:yo 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。 YT:])[gVV g Mhn\
Table 1. AZ眼睛模型的定义 \X&LrneR"t 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. jm~(OLg [fVtQ@-S! 光源 )X-~+X91S gZkjh{rQ 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。 _g{*;?mS 4-ijuqjN k)l*L1Y4:
图1. 光源和提示信息使用 C|"BMam 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。 %A 4F?/E A\Ax5eeL 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。 m3o+iYkMD /m#!<t7
图2. 字母F光源的设定方法光 .4I"[$?Q #fT1\1[]
图3. 字母F在视网膜上位置点列图 Um4$. BKD 视网膜的散射 BEU^,r3z >b^|SL 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。 sT&O %( bD*z"e <\0+*`">g
图4. 视网膜朗伯散射设定 UD.&p'^ /{ 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。 ,V$PV,G PWErlA:58 y~ubH{O#
图5. 视网膜重点采样规格设定 Z?XgY\(a(Q 脚本 kd0~@rPL Z]Zs"$q@ 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: "l83O8 L ,Oqd4NS
图6. 用户对话框的创建与编辑 oXKH,r
图7. 用户对话框编辑器 |[%CFm}+? 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。 SM3qPlsF 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 Mv\odf\] UXU!sd 分析 D I`
M 7*{9 2_M 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 ;|nC;D] pUTC~|j%:
图7. 字母F在视网膜上颜色分析 #HgXTC 脚本代码 _6Ex}`fyJ
l8O12 Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. C3m](%? -;VKtBXP</ Dim entity As T_ENTITY \W^+aNbv=8 Dim op As T_OPERATION [1Os.G2 Dim mat As T_MODELMATERIAL Yh^~4S? Dim A As Double y2XeD=_' Dim pupilDiam As Double BkZmE, Dim eID As Long cwe@W PE2 Dim parID As Long HizMjJ| Dim count As Integer {9 PeBc Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double qa|"kRCO Dim tlens As Double, nlens As Double S7/0B4[ Dim curv As Double, conic As Double wF@mHv Dim ok As Long \&|zD"* 9!aQ@ J^ Sub Main ^+v6?%m fJjtrvNy) '用户输入对话框 HOEjLwH Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 !a(#G7zA TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 T~*L[*F0 Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 g%Yw Dr=0t OKButton 40,91,90,21 Ax'jNol CancelButton 190,91,90,21 vai.w-}Z Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 )2 Omsh TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 &n|S:"B End Dialog uude<d"U Dim dlg As UserDialog 5)}3C_pmW CB76 ok = Dialog (dlg) z j[/~I d|nJp-%V If ok=0 Then 'cancel button was pressed 'Z<V(;W Print "Execution cancelled." e-}b]\ End )v4?+$g End If m/2LwN >9h@Dj[|! 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty _A8x{[$ If dlg.TextBox1 = "" Then [CCj5N1/ A = 0 'Default accommodation K1vm
[Ne Else d=q&UCC A = CDbl(dlg.TextBox1) 'h?;i2[ End If P^1+;dL,D s'4S, If dlg.TextBox2 = "" Then 6$d3Ap@Gl pupilDiam = 4 'Default pupil diameter pi'w40!: Else } s0?RH pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) -ZmccT" 8 End If ";I|\ T B %|cp+/ Print " " 3C=| Print "Accommodation = " & A & " Diopters" /& qN yo Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" h4j{44MT h{&X`$ ' Calculate new parameters with accommodation N*k` 'T taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness YW|KkHi* b~M3j& Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens F<KUVe CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens 9M$=X- NAy3Zd} Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens :d&^//9 CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens B&tU~ z}Qt6na]- tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness ? qn0]. ~S\Ee 2e> nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction }d,iA FG 2{<5?Op 'Adjust parameters to account for accommodation JN9
W:X. sCX 8 '************************************************************************* 1NP(3yt% 'Aqueous thickness (Position of Lens) yJt0KUw@! '************************************************************************* )czuJ5 eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) 8P wobln GetCustomElement eID, entity Z3ucJH/)V DI P( parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) SA5
g~{" $)L=MEdx ' Delete any shift(s) in z ZfzUvN&! count = 0 e}Y|'bG
While GetOperationCount(eID)>count l8" GetOperation eID, count, op <f
l-P If op.Type="ShiftZ" Then ebbC`eFD DeleteOperation eID,count CM ; r\,o count=count-1 @"`J~uK End If gAy,uP~, count=count+1 Cf-R?gn] Wend vd@_LcK _uvRC+~R 'Set new shift in .t/XW++ op.Type = "ShiftZ" L*2YAIG op.val1 = taq <2cl1Fb op.parent = parID r!qr'Ht< AddOperation eID, op I8|7~jRB Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 g~5$X{ J|DID+M '************************************************************************* JEF2fro:Z 'Radius and conic constant of anterior lens N:#"4e '************************************************************************* xLfx/&2 eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) e8HGST` GetConic eID, entity, curv, conic _m;#+`E P4{8pO]B SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant _z:7Dj# Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant l{:7*U{d aP}kl[W '************************************************************************* g\ r%A 'Radius and conic constant of posterior lens O|t@p=] '************************************************************************* JLS|G?#0 eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) NaeG2>1 GetConic eID, entity, curv, conic CzP?J36W^ &E0d{2 SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost Cr?|bDv}o Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost mnKSO +{Qk9Z '************************************************************************* ac8+?FpK # 'Lens thickness (Position of posterior lens surface) `lAe2l^ '************************************************************************* [:cy.K!Uo% <ID/\Qx`q parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) 0w'%10"&U+ t5r,3x!E ' Delete any z-shift(s) jB+K)NXHL count = 0 ))y`q@ While GetOperationCount(eID)>count W\JbX<mQ GetOperation eID, count, op |9YY8oT. If op.Type="ShiftZ" Then -O.q$D=as DeleteOperation eID,count 2!Bjs?K<bv count=count-1 fi5x0El
End If ZWZRG-:&H count=count+1 inO)Y]|f Wend huj 6Ysr I9xQ1WJc` 'Set new z-shift ,+0#.Ns$ op.Type = "ShiftZ" T%{qwZc+mJ op.val1 = tlens {q=(x]C op.parent = parID aS
]bTYJ' AddOperation eID, op Up:<NHJT Print "Set lens thickness = " & tlens R>BZQugZ~ X?m"86L '************************************************************************* lX^yd5M&f 'Lens index of refraction W4
v/,g> '************************************************************************* KI* erK
[d eID = FindMaterial( "Lens" ) & | |