|
|
简介 6Xz d>5x 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。 6#AEVRJKU@ E[7E%^:Mg 模型 SME9hS$4 #
E_S.. 模型的定义如表1种所示,由半径、圆锥常数、折射率、阿贝数、到下一面的距离等一系列表面组成。一些参数由屈光度(A)来决定。 6O,:I %%/8B Table 1. AZ眼睛模型的定义 xjSzQ|k- 在FRED中使用0屈光度来创建的,光瞳加在了透镜的前面。材料是创建一个新的材料并选择类型“Model Material”,输入的参数是nd和vd. ~ g-( ]Y-Y.&b7t 光源 Qwt0~9n( a#{"3Z2| 多个光源定义来分析该模型的不同特性。图1显示了所以的光源和提示信息告诉您他们可以用来做什么。 {6WG 73]8NVm {F2Rv 图1. 光源和提示信息使用 &AOGg\ 除了“Letter F”之外的所有光源的光线位置设定在了孔径光阑位置处,并增加了pre-propagation distance= -8。尽管光线在光瞳处创建,规定的传输方向相对于光线位置在pre-propagation distance之后。这意味着光束沿着Z轴在眼睛的前面以平行光入射,而不是在光瞳处入射。 :p,|6~b$ AorY#oq 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。 #0vda'q=j 5eE\
X / 图2. 字母F光源的设定方法光 MPDRMGR@i 7#d:TXS 图3. 字母F在视网膜上位置点列图 <i4]qO(0u 视网膜的散射 Kc95yt 6PYm?i=p? 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。 sQj]#/yK: vy}_aD{B NuSdN>8ll 图4. 视网膜朗伯散射设定 ErJ/h?+ 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。 :V5 Co!/+ 8nu!5 3 %\(-<aT 图5. 视网膜重点采样规格设定 [qW%H,_ 脚本 |!9xL*A Q(cLi:)X2 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: _/z_
X B`<}YVA 图6. 用户对话框的创建与编辑 vPGUE`!D+ 图7. 用户对话框编辑器 4r`I) 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。 s+v9H10R 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 [5p 3:D )DhE~ 分析 jrFPd k(pJVez 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 n@ SUu7o as]M%|/-I 图7. 字母F在视网膜上颜色分析 &Z[+V)6,, 脚本代码 Z{BK@Q4z @--"u_[ Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. @'}2xw[eU =.;ib6M Dim entity As T_ENTITY C4$P#DZT^ Dim op As T_OPERATION xT_"` @ Dim mat As T_MODELMATERIAL .:f ao' Dim A As Double O|+ZEBP Dim pupilDiam As Double >qB`03> Dim eID As Long $x`HmL3Sb Dim parID As Long i+mU(/l2{ Dim count As Integer JZ`SV}\` Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double
sZCK? Dim tlens As Double, nlens As Double >!@D^3PPA Dim curv As Double, conic As Double 2w3LK2`ZL Dim ok As Long vT0Op e6m G#e]J;
Sub Main 8^+|I, x%r$/= '用户输入对话框 nvf5a-C+q Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 JyTETf,y TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 s7sd(f]= Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 j@(S7=^C6% OKButton 40,91,90,21 e-P{)L<s5 CancelButton 190,91,90,21 T@.+bD Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 U5N |2 TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 S$hxR End Dialog ^8~TsK~ Dim dlg As UserDialog P8ej9ULX, { 22ey`@`h ok = Dialog (dlg) PvV\b<Pe+ /klo),|& If ok=0 Then 'cancel button was pressed zA6C{L G3 Print "Execution cancelled." SF*mY=1 End [[^r;XKQ End If hNZ_=
<D! N*|EfI|X 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty CHv
n8tk If dlg.TextBox1 = "" Then NpZ'pBl A = 0 'Default accommodation 5]]QW3 Else Bf00&PE; A = CDbl(dlg.TextBox1) -M6vg4gf End If Lf^
7| >S`=~4 If dlg.TextBox2 = "" Then #aC&!Rei{ pupilDiam = 4 'Default pupil diameter "?6*W"N9 Else hs;|,r pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) vb0Ca+}} End If q1 q~%+Jy rwUhNth-Qh Print " " D[@-`F Print "Accommodation = " & A & " Diopters" ,B/TqPP Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" ~I>|f k7*-v/*S ' Calculate new parameters with accommodation 6Zw$F3 < taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness rt vLLOIO "gI-S[ Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens [7`S`\_NK CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens dfVI*5[Z gM1:*YK Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens |n,O!29 CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens lmoYQFkYP YGChVROG~ tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness B
&Z0ZWx 1iR\M4?Frf nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction [*)2Ou ZT&[:>upR 'Adjust parameters to account for accommodation p +JOUW ?UflK '************************************************************************* N/{=j 'Aqueous thickness (Position of Lens) 79)iv+nf\l '************************************************************************* lxXF8c>U eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) 8sDw:wTC GetCustomElement eID, entity kH0kf-4\ /P3Pv"r|8] parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) b9.7j!W GPs4:CIgG ' Delete any shift(s) in z nrpbQ(zI* count = 0 j
yp.2c While GetOperationCount(eID)>count NODE`VFu GetOperation eID, count, op r7U[QTM% If op.Type="ShiftZ" Then _pS)bxw DeleteOperation eID,count -y&>&D count=count-1 x51p'bNy End If <Vyl*a{% count=count+1 :5^5l Wend }VH`\g} 3WkrG.$[b 'Set new shift in :8)3t! A op.Type = "ShiftZ" ezJ^
r,D| op.val1 = taq f]Z9= op.parent = parID uX7"u*@Q*~ AddOperation eID, op y>UQm|o<W Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 %kBrxf Cq=k3d#} '************************************************************************* O'~^wu. 'Radius and conic constant of anterior lens QE;,mC> '************************************************************************* i}:^<jDv? eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) r)qow.+& GetConic eID, entity, curv, conic czo*_q% V,tYqhQ3 SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant [9CBTSr Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant Y5IQhV. 3XjY '************************************************************************* |oOA;JC)( 'Radius and conic constant of posterior lens +{e2TY '************************************************************************* FO|Eg9l eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) jA%R8hdr_ GetConic eID, entity, curv, conic ",E$}=
,Z 5Obv/C SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost :bp8S@ Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost olDzmy(=W* MIAC'_<-e '************************************************************************* #k)J);&ZA 'Lens thickness (Position of posterior lens surface) /EM=!@ka '************************************************************************* ?O
e, W2,Uw1\:1 parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) P.t7_v> Kv\uBMJNW ' Delete any z-shift(s) {1wjIo"ptg count = 0 ~rz%TDX0\ While GetOperationCount(eID)>count _H2%6t/V GetOperation eID, count, op !Ie={BpzbZ If op.Type="ShiftZ" Then +u7nx DeleteOperation eID,count 8bEii1EM count=count-1 DVyxe} End If z"@UNypc, count=count+1 ,?!4P+ob Wend pXxpEv ud,_^Ul 'Set new z-shift :+S~N)0j^ op.Type = "ShiftZ" '%A*Z,f op.val1 = tlens UazUr=|e op.parent = parID [E%Ov0OC AddOperation eID, op v/7iu*u Print "Set lens thickness = " & tlens 7;:Uv= KA0_uty/T '************************************************************************* a
s?)6 'Lens index of refraction DKf:0E8 '************************************************************************* Jp`qE eID = FindMaterial( "Lens" ) Y)v_O_` GetModelMaterial eID, mat !Ry4w|w V IU4QEW`x mat.Nd = nlens m&r |