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简介 v4?iOD 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。 ]^"k8v/ %Xh fXd' 模型 'p)Q68;& ]/]ju$l9Z 模型的定义如表1种所示,由半径、圆锥常数、折射率、阿贝数、到下一面的距离等一系列表面组成。一些参数由屈光度(A)来决定。 jyW[m,#(go )tZ`K
| Table 1. AZ眼睛模型的定义 %@&a7JOL 在FRED中使用0屈光度来创建的,光瞳加在了透镜的前面。材料是创建一个新的材料并选择类型“Model Material”,输入的参数是nd和vd. Y5A~E#zw l52a\/ 光源 LR)&
[{Kk #;9H@:N 多个光源定义来分析该模型的不同特性。图1显示了所以的光源和提示信息告诉您他们可以用来做什么。 "5DJu~ n1(?|aJ#1 \Z)1 ?fq 图1. 光源和提示信息使用 vfvlB[ 除了“Letter F”之外的所有光源的光线位置设定在了孔径光阑位置处,并增加了pre-propagation distance= -8。尽管光线在光瞳处创建,规定的传输方向相对于光线位置在pre-propagation distance之后。这意味着光束沿着Z轴在眼睛的前面以平行光入射,而不是在光瞳处入射。 T!q_/[i~7 ateUpGM QU 在往下看是内置的脚本用来修改屈光度,使其为4(250mm),光源“Letter F”在视网膜处生成一个字母为F的图像。绿色的光线聚焦的非常好而红色和蓝色光线有一点的模糊。使用Positions Spot Diagram分析工具来观察最为合适。 5$l9@0D.\ p(3sgY1 图2. 字母F光源的设定方法光 wN]J8Ir wV<7pi 图3. 字母F在视网膜上位置点列图 L0Vgo<A 视网膜的散射 >POO-8Q #*IVlchA"B 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。 f%fa{ D\L!F6taS tR`S#rk 图4. 视网膜朗伯散射设定 RpQ*!a~O 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。 1/j$I~B oC dGQ7G} H~+xB1 图5. 视网膜重点采样规格设定 o 5Zyh26 脚本 #0y<a:}R SPy3~Db-o 内置脚本使用对话框显示屈光度和光瞳直径的数值设置。使用FRED Basic脚本创建和使用对话框非常容易。图6显示了如何获取用户自定义对话框,如下图所示: ?#[)C=p]z &/F_*=VE 图6. 用户对话框的创建与编辑 E1q%gi4 Q% 图7. 用户对话框编辑器 .Oo/y0E^ 如果“OK”按钮按下,将会核对对话框下面的代码行,如果点击取消则脚本终止。然后输入的参数赋予变量,如果此处是保留为空白,则使用默认值。因此,如果没有值输入并点击“OK”按钮,则脚本是以屈光度为0,光瞳直径为4mm来运行的。 @h-T:$ 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 w-FnE}"l v+q<BYq 分析 Y5TS>iEE] L4974E?S 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 2ChWe}f oj.lj! 图7. 字母F在视网膜上颜色分析 l:e9y $_) 脚本代码 XCPb9<L )LFD6\z1pl Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. XI}I.M $4j^1U`~)K Dim entity As T_ENTITY g{ (@uzqG Dim op As T_OPERATION Zw=G@4xoU Dim mat As T_MODELMATERIAL 8=H\?4)()Y Dim A As Double
h)B!LAr
Dim pupilDiam As Double |'w^ n Dim eID As Long PZ]5Hf1" Dim parID As Long }brr )) Dim count As Integer K+ehr Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double zGs|DB Dim tlens As Double, nlens As Double FN{/.?w( Dim curv As Double, conic As Double *FPg#a+ Dim ok As Long
_"f<Ol[! Baq ~}B< Sub Main oS!/|#mn Y?!/>q '用户输入对话框 -uR{X G. D Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 u8uW9 < TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 ZrcPgcF Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 [t}):}~F| OKButton 40,91,90,21 m!!;/e?yx CancelButton 190,91,90,21 >\\5"Sf Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 q!*MH/R TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 rt;gC[3\ End Dialog m^0A?jBrR Dim dlg As UserDialog !$E~\uT W:B }u\)C ok = Dialog (dlg) ]L]T>~X` 32KR--mn% If ok=0 Then 'cancel button was pressed 3;D?|E]1 Print "Execution cancelled."
oP-;y&AS End c%yh(g End If .HOY q R#fy60 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty It\BbG= If dlg.TextBox1 = "" Then a@k.$ A = 0 'Default accommodation ]
zIfC>@R Else
Ys+N,:#R A = CDbl(dlg.TextBox1) 3:O+GQ* End If x 8M#t(hw P=pY8X: If dlg.TextBox2 = "" Then ]-rczl|o pupilDiam = 4 'Default pupil diameter {jUvKB_x Else bXm:]? pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) ]TfeBX6ST End If g1dmkX )+k[uokj Print " " $l43>e{E Print "Accommodation = " & A & " Diopters" "?+UI Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" {"}+V`O{ 9<~,n1b>x ' Calculate new parameters with accommodation ZU^Q1}</5 taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness wK ][qZ ] * T\> Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens ndB@J*Imu CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens Lqq*Nr c}8 -/P= Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens {'&8`d CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens
Tu'E{Hw mR6E]TuM tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness y,1S&k 8}J(c=4Gk nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction Ta,u-!/I L&rO6 'Adjust parameters to account for accommodation zH'!fhcy BMe72 '************************************************************************* U0zW9jB 'Aqueous thickness (Position of Lens) "1\(ZKG8^Q '************************************************************************* {MA@A5 eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) @eA %(C GetCustomElement eID, entity ]~ >@%v& @gY'YA8m parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) O} (E(v H2s*s[T
- ' Delete any shift(s) in z ?F!W# count = 0 y K=S!7p\ While GetOperationCount(eID)>count J~fuW?a]r GetOperation eID, count, op +0SW ?#% If op.Type="ShiftZ" Then i<0D
Z_rub DeleteOperation eID,count ho(5r5SNE count=count-1 ?@yank| End If ,WzG.3^m count=count+1 ,q/tyGj Wend _Eszr(zJ '"'D.,[W2 'Set new shift in m]Hb+Y=;h op.Type = "ShiftZ" ,,zd.9n op.val1 = taq /
O|Td'Z op.parent = parID Bi$
0{V Z8 AddOperation eID, op q.U*X5 Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 \IO$+Guh Q|6Ls$'$ '************************************************************************* {/th`#o4b 'Radius and conic constant of anterior lens dw'<" +zO '************************************************************************* +.XZK3 eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) C+ZQB)gn GetConic eID, entity, curv, conic 8 /5sv *vRNG 3D/ SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant ^cfkP(Y3kx Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant .G7]&5s +R3\cRM '************************************************************************* "u .)X3 'Radius and conic constant of posterior lens ~% D^Ga7 '************************************************************************* pE$|2v eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) uEc0/a :. GetConic eID, entity, curv, conic xe"4u JO 6~:W(E} SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost =$&7IQ? Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost Dlqn~ *#ob5TBq[ '************************************************************************* -lJx%9> 'Lens thickness (Position of posterior lens surface) $]Q*E4(kV9 '************************************************************************* BG(R=,
7 UrD=|-r` parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) vLi/ '|7 &/J.0d-*`` ' Delete any z-shift(s) Y&K<{KA\4 count = 0 `@ VM<av While GetOperationCount(eID)>count 4*@G&v?n GetOperation eID, count, op BXQ\A~P\ If op.Type="ShiftZ" Then Jdk3)
\ DeleteOperation eID,count Bt|9%o06l count=count-1 s9ju/+fv End If Fi,e}j=2f count=count+1 }1X11+/W Wend s$SU
vo1J 'xLM>6[wz 'Set new z-shift _WRR
3 op.Type = "ShiftZ" N'lGA;}i op.val1 = tlens INN/VDsJ op.parent = parID ^P3g9'WK AddOperation eID, op c%xED%X9 Print "Set lens thickness = " & tlens Q2_WH)J 3 =hZ&66 '************************************************************************* kuKnJWv 'Lens index of refraction !0!P.Q8>& '************************************************************************* )V9Mcr*Ce6 eID = FindMaterial( "Lens" ) :Ul'(@ GetModelMaterial eID, mat kz$6}&uk SG(%d^x`R mat.Nd = nlens yi
AG'[ SetModelMaterial eID, mat MHpL$g=5_ Print "Set lens index of refraction = " & nlens gLXvw] hB2s$QS '************************************************************************* pAUfG^v 'Pupil diameter ~I/>i& |