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简介 WHvU|rJ D!CuE7} 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。 YUsMq3^& 'or8CGr^p 模型 j9/Ev]im|F W05>\Rl 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。 DX%D8atrr \cRe,(?O Table 1. AZ眼睛模型的定义 hz~jyH.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. Qv>rww] Wg
?P" 光源 N_),'2 <{UjO 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。 W;@9x1jKX u.Z,HsEO b wx%TQ! 图1. 光源和提示信息使用 auT'ATW7i 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。 .WT^L2l% Kk_h&by? 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。 zS+_6s
KL\]1YX 图2. 字母F光源的设定方法光 sCE2 F_xjL J,=:
]t 图3. 字母F在视网膜上位置点列图 K{x FhdW 视网膜的散射 [Y=X^"PF F_&bE@k 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。 -*r]9f6x ]J* y`jn &9F(uk=X 图4. 视网膜朗伯散射设定 4%L-3Ij 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。 Om=*b#k `[zd 4]/i0\Vbam 图5. 视网膜重点采样规格设定 ;&%G)f 脚本 +|=5zWI/ SS/t8Y4W 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: 9x40 2>bV+[@B 图6. 用户对话框的创建与编辑 {BlKVsQ 图7. 用户对话框编辑器 @lnM% 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。 p* 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 WgK |r~ bn$}U.m$- 分析 :&oUI&(o 'o*:~n 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 {k}EWV MlM2(/ok 图7. 字母F在视网膜上颜色分析 'F[ C 4 脚本代码 J|BZ{T}d X&qa3C}) Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. X)TUKt MN22#G4j^w Dim entity As T_ENTITY S=wJ{?gzAK Dim op As T_OPERATION ]O;Hlty(g Dim mat As T_MODELMATERIAL 2i@t;h2E
Dim A As Double AIXvS*Y, Dim pupilDiam As Double 96.z\[0VZ Dim eID As Long X0.-q%5 Dim parID As Long 3koXM_4_{) Dim count As Integer 7q] @Jx9 Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double Twj?SV Dim tlens As Double, nlens As Double ;5.o;|w?! Dim curv As Double, conic As Double b:iZ.I Dim ok As Long P;dp>jL Q&9%XF
uM Sub Main iC{~~W6 XT|!XC!| '用户输入对话框 I'[hvp Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 [?$| TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 -|DSfI#j Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 B~u_zZE OKButton 40,91,90,21 /Lc=
K< CancelButton 190,91,90,21 /~LXY<-( Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 v^lR]9; TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 Vd{h|=J End Dialog p]zYj >e Dim dlg As UserDialog ; YaR|)B Qjj:r~l ok = Dialog (dlg) W].P(A>m Jb~ -)n2 If ok=0 Then 'cancel button was pressed ')9%eBaeK Print "Execution cancelled." 4R U1tWQ% End B=;pyhc End If J9LS6~
7 h]94\XQ>$ 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty toipEp<ci If dlg.TextBox1 = "" Then 3"gifE A = 0 'Default accommodation 4JHQ^i-aY Else LC/w".oq? A = CDbl(dlg.TextBox1) sK:,c5^ End If )Q\ZYCPOr <(JsB'TK If dlg.TextBox2 = "" Then I_yIVw; pupilDiam = 4 'Default pupil diameter G5Ci"0 Else v`hv5wQ pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) n;"4`6L~ End If L!L/QG|wdf (%>Sln5hq Print " " xLZQ\2q Print "Accommodation = " & A & " Diopters" \QUvImT Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" ED/-,>[f %uGA+ \b ' Calculate new parameters with accommodation 13Z6dhZu taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness J1<fE(X Q:~w;I Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens (nrrzOax CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens skcMGEB A*pihBo7 Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens 04;y%~,}U/ CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens H/V%DO u,F d[[t tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness P:k(=CzZ@J e#^|NQ<'A nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction L>UYR++<6 Jb-wvNJu 'Adjust parameters to account for accommodation ud:?~?j&w L1Q QU '************************************************************************* p 8"(z@T 'Aqueous thickness (Position of Lens) 8{+~3@T '************************************************************************* fnnwe2aso eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) 1|w,Z+/ GetCustomElement eID, entity 73~Mq7~8 :,q3?l6 parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" )
3r em"M (P#2Am$ ' Delete any shift(s) in z [/uKo13 count = 0 :e@JESlLf While GetOperationCount(eID)>count qd|*vE GetOperation eID, count, op X}zKV If op.Type="ShiftZ" Then M]` Q4\ DeleteOperation eID,count #>'1oC{ count=count-1 .%wEuqW=0 End If ]bnxOk count=count+1 rF0zGNH Wend \wRr6-!_ mFF]d
'Set new shift in -N\{QX1Yd op.Type = "ShiftZ" 3n:<oOV op.val1 = taq CJKH"'u3^ op.parent = parID j|G-9E AddOperation eID, op , D1[}Lr=K Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 RO.(k!J . g[M@ '************************************************************************* M<$l&%<`G 'Radius and conic constant of anterior lens 4\ OELU '************************************************************************* <Z8] W1) eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) F[=m|MZb GetConic eID, entity, curv, conic @&ZTEznbyt 3+|6])Hi1 SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant jATU b- Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant
?ha}# `u>BtAx8 '************************************************************************* rFy9K4D 'Radius and conic constant of posterior lens ygfqP '************************************************************************* Fcr@Un' eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) c&Zm>Qo[
GetConic eID, entity, curv, conic oNU* q.Q ;W+-x]O SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost 17i^|&J6}: Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost ;%Da { ?*s!&-KI '************************************************************************* GO)rpk9 'Lens thickness (Position of posterior lens surface) BkZ%0rw% '************************************************************************* `p ?E{k.N kx=AX*I parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) tJu<#hX Y+j KP*ri ' Delete any z-shift(s) ,?d%&3z<a count = 0 |fI%L9 While GetOperationCount(eID)>count Ksp;bfe GetOperation eID, count, op R]Yhuo9,&n If op.Type="ShiftZ" Then nDOIE)# DeleteOperation eID,count Y@4vQm+ count=count-1 )ED[cYGx End If hrL<jcv| count=count+1 V0AX1?H~ w Wend m5p~>]}fYF L,D>E 'Set new z-shift i@J,u op.Type = "ShiftZ" `?@7 KEl> op.val1 = tlens W^N"y& op.parent = parID piG1&* AddOperation eID, op $ B9=v Print "Set lens thickness = " & tlens Yq^y"rw ~ 9;GD4 '************************************************************************* JgB# EoF 'Lens index of refraction ~?&ijhZ '************************************************************************* fA8+SaXW% eID = FindMaterial( "Lens" ) /)I9+s#q9o GetModelMaterial eID, mat X2uX+}h*tA 3PA'Uk"5Z mat.Nd = nlens 7asq]Y}< SetModelMaterial eID, mat R,\
r{@yrz Print "Set lens index of refraction = " & nlens $aA.d^ itF+6wv~ '************************************************************************* VL{#.;QQa 'Pupil diameter HIq1/) '************************************************************************* <C$< |