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Arizona眼睛模型
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infotek
2023-04-27 08:29
Arizona眼睛模型
b)}+>Wx
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。
e-6w8*!i
v548ysE)
模型
CY"i-e"q<Q
5~VosUpe7
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/|BH^Vw
Table 1. AZ眼睛模型的定义
3(_!`0#F%
!q/5yEJ>h
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.
D'i6",Z>
'p}`i/
光源
05e>\}{0
vgG}d8MW37
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。
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LJuW${Y
图1. 光源和提示信息使用
fEqC] *s
ZXXiL#^
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。
&"S/Lt
S7sb7c'4 k
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。
4O$2]D.\
图2. 字母F光源的设定方法光
g:~+Pe
3oBC
图3. 字母F在视网膜上位置点列图
#BJ\{"b_}z
zJl_ t0
视网膜的散射
otriif@+Z
3'#%c>_
在散射文件中,有一个名为“Retina surface”的72%的反射型朗伯散射,它为视网膜的散射提供了一个粗略的近似。为了模拟来自视网膜的散射,改变自定义元件“Eye ball” 下的视网膜的表面从“halt all” 到”Allow All”。并使几何中“plane”可追迹。
9D_wG\g
\Ow,CUd
图4. 视网膜朗伯散射设定
__\P`S_
{8CWWfHCD
注意在视网膜的表面有散射重点采样规格定义,在“Scatter”标签的底部可获取该信息。“toward pupil”指定散射光朝向光瞳,半角度10度。
h_ ZX/k
W<'<'z5
图5. 视网膜重点采样规格设定
qo;)X0N
!#}>Hv^N
脚本
I'_v{k5ZI
zixEMi[8
内置脚本使用对话框显示屈光度和光瞳直径的数值设置。使用FRED Basic脚本创建和使用对话框非常容易。图6显示了如何获取用户自定义对话框,如下图所示:
[MmM 9J["
图6. 用户对话框的创建与编辑
UxqWnHH.`
图7. 用户对话框编辑器
TmP8q
i?>Hr|
如果“OK”按钮按下,将会核对对话框下面的代码行,如果点击取消则脚本终止。然后输入的参数赋予变量,如果此处是保留为空白,则使用默认值。因此,如果没有值输入并点击“OK”按钮,则脚本是以屈光度为0,光瞳直径为4mm来运行的。
UKs$W`
余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。
Slx2z%'>
}~zO+Wf2
分析
@PXXt#
>>V&yJ_
屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。
i^/54
图7. 字母F在视网膜上颜色分析
qx%jAs+~
]P3[.$z
脚本代码
fValSQc!U
vInFo.e[4
Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used.
yYX :huw
>d%VDjk .
Dim entity As T_ENTITY
Bl4 dhBZoO
Dim op As T_OPERATION
fv?45f
Dim mat As T_MODELMATERIAL
DTy/jaK
Dim A As Double
jsm0kz
Dim pupilDiam As Double
F6&P ~H
Dim eID As Long
Wo3'd|Y~i
Dim parID As Long
Xp^$ E6YFy
Dim count As Integer
3+ asP&n
Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double
[4gjC
Dim tlens As Double, nlens As Double
AU`OESSI
Dim curv As Double, conic As Double
4*8&[b
Dim ok As Long
ZNy9_a:dX
"::9aYd!
Sub Main
x]'H jTqX
=uc^433.
'用户输入对话框
V.j#E1 P
Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1
8p,>y(o
TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0
,.7vBt6 p
Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1
fLM.kCD?u
OKButton 40,91,90,21
vU9ek:.l
CancelButton 190,91,90,21
)@$ &FFIu
Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1
n)CH^WHL&
TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4
ZbyG*5iq
End Dialog
E{oB2;P
Dim dlg As UserDialog
^ 0eO\wc?O
Hdna{@~
ok = Dialog (dlg)
.f%vDBJS
\E&th p
If ok=0 Then 'cancel button was pressed
JD-Becz
Print "Execution cancelled."
!PI0oh
End
[oJ& J>U'
End If
!Sfe{/$w
B3.X}ys#
'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty
ir+8:./6
If dlg.TextBox1 = "" Then
*vD/(&pQ1:
A = 0 'Default accommodation
j]Ua\|t
Else
%&2B
A = CDbl(dlg.TextBox1)
SZE `J:w
End If
wOM<XhZ
fv/v|
If dlg.TextBox2 = "" Then
VLx T"]f
pupilDiam = 4 'Default pupil diameter
`W="g6(
Else
m&ZJqsZIL
pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2)
pKYLAt+^>
End If
*NF&Y
%0 qc@4
Print " "
2X^iV09
Print "Accommodation = " & A & " Diopters"
/t5g"n3
Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm"
)2toL5 Q
W n6,U=$3
' Calculate new parameters with accommodation
13\Sh
taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness
fGG 9zB6
sB8p( L
Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens
n }TTq6B
CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens
nE^wxtY
Ho>p ^p
Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens
VrudR#q
CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens
~{9x6<g!
FfjC M7?
tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness
"LXXs0
{#0Tl
nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction
^`/V i
:nt}7Dn'
'Adjust parameters to account for accommodation
EI<"DB
svF*@(-P#
'*************************************************************************
Q.<giBh
'Aqueous thickness (Position of Lens)
@ljZw(
'*************************************************************************
Re7{[*Q4
eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" )
^?#@[4?"
GetCustomElement eID, entity
1RURZoL
1RmBtx\<
parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" )
e1oFnu2R
QZWoKGd}+
' Delete any shift(s) in z
$`ON!,oa
count = 0
RLv&,$$0
While GetOperationCount(eID)>count
y+l<vJu
GetOperation eID, count, op
$B*qNYpPy.
If op.Type="ShiftZ" Then
EWSr@}2j .
DeleteOperation eID,count
YHJ'
count=count-1
LZbRQ"!!o
End If
FyQOa) 5
count=count+1
G &m>Ov$#&
Wend
_Wq7U1v`
kWI]fZ_n
'Set new shift in
$&bU2 ]
op.Type = "ShiftZ"
:u,2"]
op.val1 = taq
1a \=0=[
op.parent = parID
Pxap;;\
AddOperation eID, op
o@Dk%LxP
Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55
OX'/?B((
k&n\ =tKN
'*************************************************************************
AX/=}G
'Radius and conic constant of anterior lens
]eY Qio!
'*************************************************************************
^.nwc#
eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" )
h\Z3y AYd
GetConic eID, entity, curv, conic
(M4]#5
.0rJIO
SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant
R9S7_u
Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant
9t,aT!f
Vx0MG{vG1
'*************************************************************************
lv*Wnn@k
'Radius and conic constant of posterior lens
T]5U_AI@
'*************************************************************************
E>o&GYc
eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" )
t201ud2$
GetConic eID, entity, curv, conic
,"4X&>_f
[RroHXdk+
SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost
=f/avGX
Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost
0]f?Dx/8
\UVT_=Y
'*************************************************************************
<h)deB+}
'Lens thickness (Position of posterior lens surface)
Tom}sFl][
'*************************************************************************
#MmmwPB_
MZgmv
parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" )
={e#lC
5<0Yh#_
' Delete any z-shift(s)
&