QΕυσυνείδητοςWU,1,* YUnhaiTΆγκινγκ,1 XIaoyiCΚΟΤΑ,2 CΓουρουνόςMA,1
FΕΙYΑΟ,2 ΚΑΙLΣΕLIu3
1Το βασικό εργαστήριο Jiangsu της τεχνολογίας ροής και της ενεργειακής εφαρμογής Jiangsu, School of Mathematics and Physics, Suzhou University of Science and Technology, Suzhou 215009, Κίνα2Suzhou Mason Optical Co., Ltd. Suzhou 215028, Κίνα
3Σχολή Φυσικών Επιστημών και Τεχνολογίας, Πανεπιστήμιο Soochow, Suzhou 215006, Κίνα
*wqycyh@mail.usts.edu.cn
Περίληψη:Προτείνουμε μια μέθοδο αξιολόγησης για να κρίνουμε την έκταση προσαρμογής στον οφθαλμικό φακό για τον μεμονωμένο φορέα. Ένα οπτικό σύστημα των φακών οφθαλμού έχει ρυθμιστεί σύμφωνα με την οπτική απόδοση του φορέα και το χαρακτηριστικό της συναρμολόγησης οφθαλμικών φακών. Προτείνεται μια οπτική επιφάνεια αναφοράς για τον υπολογισμό της απόστασης του αντικειμένου. Η ακτίνα RMS του διαγράμματος Spot και της μέσης τιμής MTF από το λογισμικό οπτικού σχεδιασμού Zemax θεωρείται ως το κριτήριο αξιολόγησης της ποιότητας της εικόνας στον αμφιβληστροειδή. Τρεις περιπτώσεις προσομοιώνονται για να επαληθεύσουν ότι η μέθοδος μας είναι αποτελεσματική. Οι χρήστες μπορούν να βιώσουν ένα άνετο αίσθημα που φορούν όταν χρησιμοποιείται η μέθοδος αξιολόγησης κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού του οφθαλμικού φακού. Η εγκυρότητα της μεθόδου μας αποδεικνύεται ότι καθοδηγεί το σχεδιασμό του προοδευτικού φακού προσθήκης με την επιφάνεια Freeform.
© 2019 Optical Society of America σύμφωνα με τους όρους της συμφωνίας δημοσίευσης OPA Open Access
1. Εισαγωγή
Το έργο των διαθλαστικών εξαρτημάτων του ματιού είναι να δημιουργηθεί μια εικόνα του εξωτερικού κόσμου στο στρώμα φωτοϋποδοχέα του αμφιβληστροειδούς. Ωστόσο, η ποιότητα απεικόνισης ενός πραγματικού αντικειμένου επηρεάζεται από διαθλαστικά σφάλματα, διασπορά, επιδράσεις περίθλασης και διασκορπισμό [1]. Ο οφθαλμικός φακός χρησιμοποιείται για την επίλυση των προβλημάτων που προκαλούνται από αυτά τα σφάλματα.
Υπάρχουν αρκετές μέθοδοι για την αξιολόγηση της ποιότητας των οφθαλμικών φακών. Υπολογίζουν την ισχύ και τον αστιγματισμό που βασίζονται στα ύψη των διανυσμάτων της επιφάνειας [2-6], χρησιμοποιώντας αυτοματοποιημένο εστιατόριο [7], μετρώντας την ισχύ των οφθαλμικών φακών με μια εκροκομετρική τεχνική [8,9] και αξιολογώντας τις ιδιότητες των προοδευτικών φακών προσθήκης από το κύμα κ.λπ. [10-12]. Το οπτικό σύστημα του αντικειμένου φακών έχει ρυθμιστεί σε ορισμένες μεθόδους αξιολόγησης για να αξιολογήσει την ποιότητα της εικόνας από το λογισμικό οπτικού σχεδιασμού [13,14], αλλά υπάρχουν λίγα σημεία μέτρησης. Επιπλέον, δεν δίνεται η μέθοδος υπολογισμού της απόστασης αντικειμένου. Σε πραγματικές σκηνές, όταν η απόσταση του αντικειμένου αλλάζει την κατεύθυνση του άξονα του ματιού αλλάζει επίσης. Η οπτική ισχύς των ματιών ποικίλλει ανάλογα με τις αποστάσεις του αντικειμένου και την κατεύθυνση του οπτικού άξονα του οφθαλμού. Αυτό δείχνει ότι η απόσταση αντικειμένου είναι σημαντική για την αξιολόγηση του οφθαλμικού φακού. Επομένως, προτείνουμε ένα νέο μοντέλο οπτικού συστήματος με το αντικείμενο φακών με βάση την απόσταση αντικειμένων και τη συνήθεια του χρήστη. Οι γωνίες αζιμούθου και οι συντεταγμένες αντικειμένων που αντιστοιχούν σε ακτίνες σε διαφορετικούς τόπους του οφθαλμικού φακού υπολογίζονται από την μετατόπιση και την κλίση του οφθαλμικού φακού κατά τη διάρκεια της διαδικασίας τοποθέτησης του φακού. Μπορούμε λοιπόν να υπολογίσουμε την ποιότητα της εικόνας του οφθαλμικού φακού στη διαδικασία σχεδιασμού, η οποία σχετίζεται με διαφορετικά διόπτρα, χαρακτηριστικό προσώπου, συνήθεια όρασης, οφθαλμικό φακό και πλαίσιο οφθαλμικού φακού του ατόμου. Χρησιμοποιούμε τη νέα μας μέθοδο για να αξιολογήσουμε τις παραμέτρους του οφθαλμικού φακού πριν από την κατασκευή. Ως εκ τούτου, μπορούμε να βελτιώσουμε το επίπεδο άνεσης του χρήστη, να προωθήσουμε την αποτελεσματικότητα της ανάπτυξης και να μειώσουμε το κόστος των προϊόντων. Η μέθοδος είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική για να μας βοηθήσει να σχεδιάσουμε τον προοδευτικό φακό προσθήκης με την επιφάνεια Freeform.
2. Μέθοδος αξιολόγησης του οπτικού συστήματος των οφθαλμών-αντικειμένου
Ο βαθμός σαφήνειας του αντικειμένου που παρατηρείται από τον χρήστη εξαρτάται από την ικανότητα διαθλαστικής ρύθμισης της ηλεκτρικής ενέργειας των ματιών, τη δύναμη του οφθαλμικού φακού και την απόσταση του παρατηρούμενου αντικειμένου. Η μέθοδος που προτάσαμε συνδυάζει διάφορους παράγοντες για την αξιολόγηση της απόδοσης απεικόνισης του αντικειμένου μέσω του οφθαλμικού φακού και του ματιού.
2.1 Το μοντέλο του ανθρώπινου ματιού
Το ανθρώπινο μάτι έχει περιορισμένη δυνατότητα προσαρμογής εστίασης. Υιοθέτουμε το μοντέλο Liou-Bennan του ανθρώπινου ματιού που φαίνεται στο σχήμα 1 (α). Η γωνία πεδίου είναι μηδενικός βαθμός. Οι παράμετροι λαμβάνονται από [1,15].
Εικ. 1.Σχηματικό διάγραμμα του μοντέλου του ανθρώπινου οφθαλμού: (α) του μοντέλου Liou -Brennan. (β) Σχηματική αναπαράσταση του μοντέλου των ματιών κατά την παρατήρηση μακρινών αντικειμένων και παρατηρώντας κοντά αντικείμενα.
Η απόσταση από μακρινή απόστασημακριάορίζεται ως η απόσταση μεταξύ της κύριας επιφάνειας P και Far Point Qμακριάτου γυμνού ματιών. Το κοντινό σημείο απόστασης είναι η απόσταση μεταξύ της κύριας επιφάνειας P και κοντά στο σημείο Qκοντάτου γυμνού ματιών. Οι αντίστροφες αποστάσεις ονομάζονται διάθλαση μακρινού σημείου αμακριά=1/Sμακριά (Sμακριά<0) and near point refraction Aκοντά=1/Sκοντά (Sκοντά<0). The difference between the far and near point refraction is referred to as the amplitude of accommodation ∆Aμέγιστος= Aμακριά- Aκοντά[1]. Στο ανθρώπινο μάτι η στέγαση της δύναμης διάθλασης πραγματοποιείται από τη συστολή και τη χαλάρωση του ακτινωτού μυός και των ζωνών ινών αντίστοιχα. Είναι ένας πολύπλοκος και έξυπνος μηχανισμός διαμονής. Μόνο όταν το αξονικό μήκος και η ισχύς διάθλασης των ματιών ταιριάζουν μεταξύ τους, μπορεί να ληφθεί σαφής εικόνα στον αμφιβληστροειδή. Στην οπτική οπτική, το αξονικό μήκος και η ισχύς διάθλασης είναι δύο πτυχές της οπτικής απεικόνισης των ματιών. Στο μοντέλο μας χρησιμοποιείται η μεταβολή του αξονικού μήκους για να αντικατοπτρίζει τη διαδικασία οφθαλμικής στέγασης, καθώς μπορεί να ληφθεί μια καθαρή εικόνα όταν η διαθλαστική ισχύς ταιριάζει με το αξονικό μήκος [16]. Η απόστασηlrΑπό την οπίσθια επιφάνεια του κρυσταλλικού φακού στον αμφιβληστροειδή ορίζεται ως αξονικό μήκος του ματιού. Εδώ τοlr _ minκαιlr _ maxΠαρουσιάστε το πλάτος της διαμονής, που φαίνεται στο σχήμα 1 (β). Όταν το ανθρώπινο μάτι στρέφεται στο παρατηρούμενο αντικείμενο, το βολβό περιστρέφεται γύρω από το κέντρο της περιστροφής o και ο οπτικός άξονας στο μοντέλο των ματιών περιστρέφεται με την ίδια γωνία. Γενικά, η κεφαλή εκτρέπεται με το βλέμμα κάποιου. Η γωνία εκτροπής της όρασης είναι η άθροιση των γωνιών περιστροφής του κεφαλιού και των ματιών. Η σχέση μεταξύ της γωνίας περιστροφής του κεφαλιού και του ματιού επιτυγχάνεται ως η εξίσωση. (1) [17-25]
Εδώe ( e) είναι οι κατακόρυφες (οριζόντιες) γωνίες περιστροφής του ματιού.h ( h) είναι οι κατακόρυφες (οριζόντιες) γωνίες περιστροφής του κεφαλιού. k (k ) είναι η αναλογία της περιστροφής κεφαλής προς οφθαλμό στην κατακόρυφη (οριζόντια) κατεύθυνση (0
2.2 Το μοντέλο του οπτικού συστήματος των οφθαλμών-αντικειμένου
Το μοντέλο του οπτικού συστήματος των οφθαλμών-αντικειμένου έχει ρυθμιστεί για να αξιολογήσει την ποιότητα της εικόνας στον αμφιβληστροειδή όταν ένας φορέας παρατηρεί το αντικείμενο μέσω οφθαλμικού φακού. Η θέση του οπτικού άξονα του ματιού αλλάζει καθώς το μάτι περιστρέφεται, όπως φαίνεται στο σχήμα 2.
Εικ. 2.Το διάγραμμα του μοντέλου οπτικού συστήματος των ματιών-αντικειμένου.
Το σύστημα συντεταγμένωνO-XYZγια το αντικείμενο των οφθαλμών υιοθετείται. Η προέλευση της συντεταγμένης είναι το περιστρεφόμενο κέντρο του ματιού. Ο άξοναςz είναι μέσω του κέντρου συναρμολόγησης oL0, και αποτελείται από άξονα άμεσης όρασης. Ο άξοναςy είναι κάθετο στο αεροπλάνοO-XZόπως φαίνεται στο σχήμα 3. Το σύστημα συντεταγμένωνO-XYZΜετατοπίζει και περιστρέφεται ενώ η κεφαλή περιστρέφεται γύρω από τον Ατλαντο-περιττό σύνδεσμο, η οποία είναι το περιστρεφόμενο κέντρο του κεφαλιού [23]. Κάθε σημείο στις μπροστινές και πίσω επιφάνειες του φακού αντιπροσωπεύεται χρησιμοποιώντας τη συντεταγμένη τουO-XYZ. Στη προσομοίωση μας, λαμβάνεται υπόψη η γωνία μεταξύ των αριστερών και των δεξιών, η μετατόπιση του κέντρου συναρμολόγησης του φακού, η κατακόρυφη γωνία καμπής της φθοράς και η απόσταση μεταξύ του φακού και του κέντρου περιστροφής του ματιού, λαμβάνονται υπόψη [2]. Η συντεταγμένη (xb,yb,zb) ενός αυθαίρετου σημείου Σbστον οφθαλμικό φακό ορίζεται στο σύστημα συντεταγμένωνO-XYZ. Όταν ο χρήστης παρατηρεί το αντικείμενο μέσω του σημείου pb, ο οπτικός άξονας του ματιού περνά επίσης το σημείο σb. eκαιeθα μπορούσε να καθοριστεί από την εξίσωση. (2).
Εικ. 3.Το μοντέλο οπτικού συστήματος του οπτικού συστήματος φακών σε καρτεσιανή συντεταγμένη.
Εδώeκαιeείναι οι κάθετες και οριζόντιες γωνίες εκτροπής του άξονα των ματιών, αντίστοιχα.
2.3 Η θέση του αντικειμένου
2.3.1 Η οπτική επιφάνεια αναφοράς
Μια οπτική επιφάνεια αναφοράς πρέπει να κατασκευαστεί με βάση τη συνήθεια του οράματος του χρήστη. Το σύστημα συντεταγμένων αναφοράςO'-x'y'z' είναι στατική σε σχέση με το έδαφος. Όταν το κεφάλι του χρήστη δεν περιστρέφεται, τοO-XYZΤο σύστημα συντεταγμένων συμπίπτει μεO'-x'y'z'. Η οπτική επιφάνεια αναφοράς είναι κάθετη προς τοy'O'z' το αεροπλάνο και επεκτείνεται άπειρα κατά μήκος του άξονα x '. Όλα τα σημεία αντικειμένων P βρίσκονται στην οπτική επιφάνεια αναφοράς. Το βασικό βλέμμα δείχνει την κατεύθυνση άμεσης όρασης, συμπεριλαμβανομένου του σημείου μακρινής απόστασης, του σημείου μεσαίας απόστασης και του σημείου κοντά στην άποψη της άποψης του φορέα, υιοθετείται για να αντιπροσωπεύει τη συνήθεια όρασης. Σύμφωνα με το βασικό βλέμμα δείχνει την καμπύλη όπου η οπτική επιφάνεια αναφοράς τέμνει τοy'O'z' Το αεροπλάνο τοποθετείται με καμπύλες κυβικών κυττάρων [26,27]. Το σχηματικό διάγραμμα της οπτικής επιφάνειας αναφοράς φαίνεται στο σχήμα 4. Αυτή η μέθοδος τοποθέτησης διατηρεί τη συνέχεια του πρώτου παραγώγου μεταξύ των διαφόρων καμπυλών. Η εξίσωση παραμέτρων της οπτικής επιφάνειας αναφοράς είναι η ίδια με τη φόρμουλα της καμπύλης με την ακόλουθη.
Εδώ είναι οι παράμετροι των καμπυλών Bezier, C είναι ο συντελεστής της παραμέτρου.
2.3.2 Ο υπολογισμός του συντονισμού του αντικειμένου
Το σημείο διασταύρωσης της όρασης και της μπροστινής επιφάνειας στο φακό είναι Pg, και σbβρίσκεται στην πίσω επιφάνεια. Το διάνυσμα θέσης του pgείναιrg= xg, yg, zgκαι το διάνυσμα του συνημιού κατεύθυνσης της όρασηςeg= eGX, eΓΥ, eGZ, αντίστοιχα. Οι κάθετες και οριζόντιες γωνίες εκτροπής είναιgκαιg. Τη μετατόπιση και την περιστροφή τουO-XYZΤο σύστημα συντεταγμένων προκύπτει λόγω της περιστροφής της κεφαλής. Το διάνυσμα θέσης του pgκαι ο φορέας του συνημιού κατεύθυνσης της όρασηςO-XYZαλλάζουν σε μέσαO'-x'y'z' με μετασχηματισμό συντεταγμένων σύμφωνα με τη θέση του περιστρεφόμενου κέντρου του Head [18,28]. Το διάνυσμα θέσης του pgστοO'-x'y'z' είναιr'g={ x'g, y'g, z'g }.
Εικ. 4.Το σχηματικό διάγραμμα της οπτικής επιφάνειας αναφοράς.
2.4 Η αξιολόγηση της εικόνας
Μια οπτική επιφάνεια αναφοράς για ένα άτομο προσομοιώνεται με βάση το τμήμα 2.3.1. Για την απόκτηση του ορίου της απόστασης lrΓια το άτομο το μοντέλο γυμνού ματιών είναι χτισμένο στο λογισμικό οπτικού σχεδιασμού Zemax στην αρχή. Οι παράμετροι του μοντέλου ματιών παρουσιάζονται στον Πίνακα 1. Η απόσταση lr (lr >0) Από την οπίσθια επιφάνεια του κρυσταλλικού φακού στον αμφιβληστροειδή ρυθμίζεται ως μεταβλητή και η ακτίνα RMS του διαγράμματος εντοπισμού ρυθμίζεται ως αντικειμενική λειτουργία. Μπορούμε να πάρουμε lr_ min και lr_ max με τη βελτιστοποίηση ενώ οι αποστάσεις αντικειμένων έχουν οριστεί ως sκοντάκαι Sμακριά. Στη συνέχεια, ένα μοντέλο οπτικού συστήματος οπτικού συστήματος με φακό φακών έχει ρυθμιστεί στο λογισμικό οπτικού σχεδιασμού Zemax με την εισαγωγή του φακού μπροστά από το
γυμνό μάτι. Όταν το μάτι κοιτάζει προς τα εμπρός, ο οπτικός άξονας του ματιού περνά μέσα από το σημείο συναρμολόγησης OL0του φακού και της απόστασης από το OL0Στο κέντρο περιστροφής του ματιού είναι q. Η θέση του OL0, η τιμή του q και οι κατακόρυφες και οριζόντιες γωνίες κλίσης του φακού είναι κατάλληλες για μεμονωμένα χαρακτηριστικά που ταιριάζουν με το πλαίσιο των θεαμάτων.
Στο καθιερωμένο μοντέλο οπτικού συστήματος των οφθαλμών-αντικειμένου, οι συντεταγμένες της οπτικής ακτίνας μέσω μιας θέσης στον οφθαλμικό φακό επιτυγχάνονται με ανίχνευση ακτίνων. Ο φορέας θέσης του σημείου αντικειμένου P επιτυγχάνεται μέσω της μεθόδου που περιγράφεται στην ενότητα 2.3.2. Λαμβάνοντας υπόψη μια απόσταση αντικειμένου, η βέλτιστη εικόνα στον αμφιβληστροειδή αναζητείται από το λογισμικό οπτικού σχεδιασμού. Κατά τη διαδικασία αναζήτησης, η απόσταση lrέχει οριστεί ως μεταβλητή με την κατάσταση περιορισμού lr_ min lr lr_ max και η ακτίνα RMS του διαγράμματος spot ορίζεται ως αντικειμενική λειτουργία. Η μέση τιμή MTF μπορεί να υπολογιστεί ταυτόχρονα. Μια σειρά ακτίνων RMS λαμβάνεται με ανίχνευση ακτίνων όλα τα σημεία που αντιστοιχούν σε ολόκληρο τον οφθαλμικό φακό κατά τη διάρκεια της διαδικασίας. Επομένως λαμβάνονται η ακτίνα RMS του περιγράμματος διαγράμματος Spot και το μέσο περίγραμμα MTF. Αυτά τα περιγράμματα αντικατοπτρίζουν την ποιότητα της εικόνας στον αμφιβληστροειδή ενός φακού.
Η ακτίνα RMS του διαγράμματος Spot και του MTF χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της ποιότητας της εικόνας των ανθρώπινων ματιών, η οποία επαληθεύεται από τα πειράματα για τα νεαρά μάτια και τα μεγαλύτερα μάτια [13,14]. Τα MTF των δοκιμασμένων νέων ματιών και των παλαιότερων ματιών ενσωματώνουν το άνετο συναίσθημά τους [14].
3. Αντιμετώπιση και συζήτηση
Τρεις περιπτώσεις προσομοιώνονται εφαρμόζοντας την προτεινόμενη μέθοδο για να αποδειχθεί πώς να αξιολογηθεί η καταλληλότητα του οφθαλμικού φακού για τον μεμονωμένο φορέα.
3.1 μυωπικό μάτι φορώντας τον ενιαίο εστιακό φακό
Η διάμετρος του οφθαλμικού φακού ρυθμίζεται ως 48 mm. Οι ακτίνες του εμπρόσθιου και του πίσω σφαιρικούΗ επιφάνεια του οφθαλμικού φακού είναι 292,5 mm και 146,25 mm, αντίστοιχα. Το κεντρικό πάχος είναι 1 mm. Η γωνία μεταξύ των αριστερών και των δεξιών φακών είναι 10 βαθμοί και η κάθετη γωνία καμπύλης της φθοράς είναι 5 μοιρών. Το ύψος του μαθητή είναι 3 mm. Η απόστασηq από την πίσω επιφάνεια τουΟ φακός στο κέντρο περιστροφής του οφθαλμού είναι 25 mm. Η εστιακή ισχύς είναι 2. 0 Δ. Το μακρινό σημείοαπόσταση και κοντά στο σημείο του ματιού είναι {{0}}. 5 m και 0 2 m, αντίστοιχα. Το εύρος της διαμονής είναι 3.0 Δ. Κ και Κ είναι 0. Η οριζόντια (κατακόρυφη) απόσταση από το περιστρεφόμενο κέντρο των ματιών έως την Ατλαντο-περιττική άρθρωση είναι περίπου 80 mm (40 mm) [23].
Οι ακόλουθες συζητήσεις βασίζονται στο σύστημα συντεταγμένων O'-x'y'z. Όταν ο χρήστης διαβάζει ή γράφει, το κέντρο του χαρτιού ορίζεται ως P1. Τα κέντρα του πληκτρολογίου και η οθόνη του υπολογιστή ορίζονται ως P2 και P3, αντίστοιχα. Το παρατηρούμενο σημείο που προσκολλάται στο σώμα του ορίζεται ως p 0, το οποίο έχει το ίδιο ύψος με το χαρτί. Η θέση των 5 μέτρων μακριά από τον χρήστη ορίζεται ως P4.
Όλα τα εξατομικευμένα δεδομένα παρατίθενται στον Πίνακα 1. Η οπτική επιφάνεια αναφοράς προσομοιώνεται με βάση τις θέσεις των βασικών σημείων του χρήστη. Η καμπύλη διασταύρωσης μεταξύ της οπτικής επιφάνειας αναφοράς και τηςx'O'z' Το επίπεδο φαίνεται στο σχήμα 5. Οι συντελεστές τοποθέτησης της εξίσωσης παρατίθενται στον Πίνακα 2.
Εικ. 5.Το κρίσιμο σημείο βλέμματος και η καμπύλη της διασταύρωσης της οπτικής επιφάνειας αναφοράς με το επίπεδο X'o'Z για τον φορέα οφθαλμικών γυαλιών. (α) Σχηματικό διάγραμμα της όρασης που διέρχεται από τα οπτικά βασικά σημεία, (β) την καμπύλη διασταύρωσης μεταξύ της οπτικής επιφάνειας αναφοράς και του επιπέδου X'o'Z.
Οlr _ minκαιlr _ maxΟι τιμές διαπιστώνεται ότι είναι 17.007 mm και 18.354 mm βελτιστοποιώντας μέσω του zemax. Οι συντεταγμένες των ακτίνων μέσω του φακού επιτυγχάνονται με ανίχνευση ακτίνων. Η ακτίνα RMS των περιγραμμάτων διαγράμματος σημείου του οπτικού συστήματος του φακού των ματιών και των μέσων περιγραμμάτων MTF σε 10 κύκλους\/mm παρουσιάζονται στο σχήμα 6 και το σχήμα 7.
Εικ. 6.Τα περιγράμματα ακτίνας RMS του φακού σφαίρας για μυωπικό φορέα.
Στο Σχήμα 6, η συμπαγής γραμμή δείχνει την ακτίνα RMS του διαγράμματος κηλίδας που είναι 4 μm. Αυτό σημαίνει ότι η ακτίνα RMS στον αμφιβληστροειδή δεν υπερβαίνει τα 4 μm όταν η ακτίνα διέρχεται από έναν κύκλο με ακτίνα περίπου 17 mm στον οφθαλμικό φακό. Είναι μικρότερο από την οπτική ανάλυση. Εικόνα 7δείχνει τα περιγράμματα MTF στο 1 0 LP\/mm. Είναι μεγαλύτερο από 0. Ο χρήστης με 2. Είναι επειδή το πλάτος της στέγασης του ματιού του φορέα φτάνει στα 3,0 ημέρες, το διόπτρο του σχεδόν σημείου είναι 3 ημέρες μετά τη φθορά του φακού με 2,0 ημέρες και η αποτελεσματική απόσταση κοντά στο σημείο είναι 0,3 m. Όπως φαίνεται από το Σχήμα 6 και το Σχήμα 7, το προφίλ είναι σχεδόν κυκλικό αν και ασύμμετρο στοx καιy Οδηγίες. Η ασυμμετρία είναι πιο προφανής στην άκρη του φακού. Μπορεί να προκύψει από την κορυφή του φακού που κλίνει προς τα έξω και η αξιοσημείωτη γωνία μεταξύ του αριστερού και του δεξιού φακού. Από το Σχήμα 6 έως το Σχήμα 7, η ποιότητα της εικόνας μειώνεται όταν η ακτίνα διέρχεται από το περιφερειακό τμήμα του φακού, το οποίο μπορεί να προέρχεται από τη μεγαλύτερη εκτροπή λόγω της απεικόνισης φακού σε μια ευρεία γωνία πεδίου όταν ο φορέας δεν φαίνεται ευθεία μπροστά. Ευτυχώς, η άκρη του φακού δεν έχει ανάγκη για χρήση όταν κάποιος προσβλέπει στην περίπτωση της σχεδόν ανάγνωσης και γραφής. Ως εκ τούτου, αυτό το είδος παρακμής της ποιότητας της εικόνας δεν έχει καμία επίδραση στην ανάγνωση και τη γραφή.
Εικ. 7.Μέση MTF σε 10 κύκλους\/mm περιγράμματα του φακού σφαίρας για μυωπικό φορέα.
3.2 μυωπικό μάτι με πρεσβυωπία που φοράει ενιαίο εστιακό φακό
Εξετάστε έναν μυωπικό χρήστη με την ίδια διαθλαστική δύναμη που είναι μια πρεσβυωπία με πλάτος διαμονής 1,3 d. Η απόσταση από την απόσταση από το μακρινό σημείο και από την απόσταση από το μάτι είναι 0 5 m και 0. 3 m, αντίστοιχα. Η ελάχιστη απόστασηlr _ minκαι μέγιστη απόστασηlr _ maxβρέθηκαν να είναι 17.007 mm και 17.757 mm βελτιστοποιώντας τη χρήση του zemax. Η ακτίνα RMS των περιγραμμάτων διαγράμματος σημείων του συστήματος του φακού των ματιών και των μέσων περιγραμμάτων MTF σε 10 κύκλους\/mm λαμβάνονται με βελτιστοποίηση της ακτίνας του διαγράμματος σημείου. Τα περιγράμματα ομολόγων φαίνονται στο σχήμα 8 και το σχήμα 9.
Εικ. 8.Τα περιγράμματα ακτίνας RMS του φακού σφαίρας με πρεσβυωπία.
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι στα άνω και μεσαία τμήματα του φακού, η ακτίνα RMS του διαγράμματος σημείου είναι μικρότερο από 4 μm και το MTF είναι μεγαλύτερη από 0. 925 στα 10 lp \/ mm. Σε αυτές τις περιοχές, η εικόνα στον αμφιβληστροειδή είναι σαφής. Όταν το θέαμα διέρχεται από το τμήμα των 9 mm κάτω από το κέντρο του φακού, η ακτίνα RMS του σημείου διαγράμματος γίνεται μεγαλύτερο από 4 μm και ο μέσος όρος MTF είναι
Εικ. 9.Μέση MTF σε 10 κύκλους\/mm περιγράμματα του φακού σφαίρας με πρεσβυωπία.
μικρότερο από {{0}}. 9 0 στο 1 0 lp\/mm. Όταν το θέαμα διέρχεται από τα 17 mm κάτω από το κέντρο του φακού, η ακτίνα RMS είναι 16 μm και ο μέσος όρος MTF στα 10 lp\/mm μειώνεται σε 0,75. Αυτός ο οφθαλμικός φακός είναι κατάλληλος για την παρατήρηση αντικειμένων σε απομακρυσμένες και ενδιάμεσες αποστάσεις. Ας εξετάσουμε αν ο οφθαλμικός φακός είναι κατάλληλος για μυωπικό φορέα με πρεσβυωπία. Αφού φορούσε ένα μόνο εστιακό φακό με 2,0 ημέρες, το διόπτρο του 3,3 D μετατρέπεται σε 1,3 ημέρες και η αποτελεσματική απόσταση κοντά στο σημείο είναι 0,77 m. Μπορεί μόνο να εγγυηθεί ότι βλέπει τα αντικείμενα μέσης απόστασης, αλλά όχι κοντά αντικείμενα. Δεδομένου ότι η ικανότητα ρύθμισης του φορέα ασθενούς είναι περιορισμένη, ο οφθαλμικός φακός δεν ικανοποιεί τις ανάγκες ανάγνωσης και γραφής του -2,98 D.
3.3 μυωπικό μάτι με πρεσβυωπία φορώντας προοδευτικό φακό προσθήκηςΗ παραπάνω δυσκολία θα μπορούσε να λυθεί χρησιμοποιώντας έναν προοδευτικό φακό προσθήκης (PAL) με ζώνη απόστασης 2.
Λογισμικό Zemax. Τα περιγράμματα του διαγράμματος Spot RMS και του MTF στο 1 0 LP\/mm λαμβάνονται ως εκ τούτου, όπως φαίνεται στο σχήμα 12 και το σχήμα 13. Δείχνει ότι το
Ο χρήστης θα μπορούσε να έχει σαφή όραση στην παρατήρηση μακρινών αντικειμένων ή ανάγνωσης. Είναι επειδή μετά από μια προοδευτική προσθήκη φακού με προσθήκη εστιακής ισχύος του 2.
Εικ. 10.Power Contours του Pal.
Εικ. 11.Τα περιγράμματα του αστιγματισμού του PAL.
εξακολουθεί να διατηρεί 3,3 ημέρες λόγω της εστιακής ισχύος του 0 d στη ζώνη ανάγνωσης του προοδευτικού φακού προσθήκης, η αποτελεσματική απόσταση κοντά στο σημείο είναι 0. Σε σύγκριση με τα περιγράμματα του Σχήματος 12 και του Σχήματος 13 με τα περιγράμματα αστιγματισμού του Σχήματος 11, υπάρχουν ομοιότητες και υπάρχουν επίσης διαφορές. Η περιοχή απόστασης που επιτυγχάνεται με τη μέθοδο μας είναι μικρότερη στο σχήμα 12 και το σχήμα 13 από εκείνη που υπολογίζεται με τη μέθοδο διαφορικής γεωμετρίας στο σχήμα 11, οι περιοχές αστιγματισμού μετακινούνται από το σχήμα 13. Η αξιολόγηση του οφθαλμικού φακού θα μπορούσε να παρέχει χρήσιμες πληροφορίες για να βοηθήσει στη βελτίωση της ποιότητας του σχεδιασμού του PAL.
Εικ. 12.RMS RADIUS CONTOURS του PAL με Eye Presbyopia.
Εικ. 13.Μέσος όρος MTF σε 10 κύκλους\/mm περιγράμματα του PAL με Eye Presbyopia.
Σύναψη
Σε αυτή την εργασία προτείνεται μια μέθοδος αξιολόγησης οφθαλμικού φακού που βασίζεται στο μοντέλο οπτικού συστήματος του οπτικού συστήματος. Σε αυτή τη μέθοδο, εξετάζουμε πολλούς παράγοντες όπως η απόσταση του παρατηρούμεου αντικειμένου και η συνήθεια παρατήρησης του φορέα οφθαλμικού φακού. Ορίσαμε μια οπτική επιφάνεια αναφοράς με βάση τα βασικά σημεία παρατήρησης για την επίλυση της δυσκολίας καθορισμού της απόστασης αντικειμένου. Ορίσαμε ένα μοντέλο οπτικού συστήματος οπτικού συστήματος φακών φακών και λαμβάνουμε την ακτίνα RMS του διαγράμματος Spot και της μέσης τιμής MTF μέσω του λογισμικού οπτικού σχεδιασμού Zemax. Τρεις περιπτώσεις προσομοιώνονται για τρεις τύπους ματιών, αντίστοιχα. Η ακτίνα RMS του διαγράμματος σημείου και η μέση τιμή MTF μπορεί να θεωρηθεί ως το κριτήριο αξιολόγησης της ποιότητας της εικόνας στον αμφιβληστροειδή. Το βασικό πλεονέκτημα της μεθόδου μας έγκειται στην ποσοτική περιγραφή, η οποία είναι αντικειμενική και είναι σε θέση να αντικατοπτρίζει την πρακτική αίσθηση ενός φορέα. Η μέθοδος θα μπορούσε να δώσει περαιτέρω σημαντικά οδηγό για το σχεδιασμό του PAL με επιφάνεια Freeform.
Χρηματοδότηση
Εθνικό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών της Κίνας (61875145, 11804243). Jiangsu επαρχία Βασική πειθαρχία του 13ου πενταετούς σχεδίου της Κίνας (20168765). Σημαντικό βασικό ερευνητικό πρόγραμμα του Ιδρύματος Φυσικών Επιστημών των Ιδρυμάτων Τριτοβάθμιας Εκπαίδευσης Jiangsu (17KJA140001). Έξι Talent Peaks Project στην επαρχία Jiangsu (DZXX -026).
Ευχαριστίες
Οι συγγραφείς είναι επίσης ευγνώμονες στον καθηγητή Lin Qian του Πανεπιστημίου Soochow για πολύτιμες συμβουλές.
Αποκαλύψεις
Οι συγγραφείς δηλώνουν ότι δεν υπάρχουν συγκρούσεις συμφερόντων που να σχετίζονται με αυτό το άρθρο.
Αναφορές
Μ. Kaschke, Κ. Donnerhacke και κα Rill,Οπτικές συσκευές στην οφθαλμολογία και την οπτομετρία(Wiley-VCH, 2013), Chap. 2.
B. Bourdoncle, JP Chauveau και JL Mercier, "Traps στην εμφάνιση οπτικών επιδόσεων ενός φακού προοδευτικής προσθήκης", Appl. Opt.31(19), 3586–3593 (1992).
CW Fowler, "Μέθοδος για το σχεδιασμό και την προσομοίωση των προοδευτικών φακών θεαμάτων προσθήκης", Appl. Opt.32(22), 4144–4146 (1993).
Tw Raasch, L. Su, και Α. Yi, "Χαρακτηρισμός ολικής επιφάνειας των προοδευτικών φακών προσθήκης", Optom. Vis. Sci.
88(2), E217–E226 (2011).
Mc Knauer, J. Kaminski και G. Hausler, "Φάση μέτρησης της εκροκομετρίας: Μια νέα προσέγγιση για τη μέτρηση των επιφανειών της ελεύθερης μορφής", Proc. Καραμέλα5457, 366–376 (2004).
L. Qin, L. Qian και J. Yu, "Μέθοδος προσομοίωσης για την αξιολόγηση των προοδευτικών φακών προσθήκης", Appl. Opt.52(18), 4273–4278 (2013).
G. Kondo, WZ Yan και L. Liren, "Αυτόματη εστία μεγάλου μέρους για τη μέτρηση της οπτικής ισχύος και άλλων οπτικών χαρακτηριστικών των οφθαλμικών φακών", Appl. Opt.41(28), 5997–6005 (2002).
ROTLEX, "Χάρτης φακών υψηλής ανάλυσης" ελεύθερης φόρμας (FFV), (2019), http:\/\/www.rotlex.com\/free-form-erifier-ffv.
J. Vargas, JA Gómez-Pedrero, J. Alonso και Ja Quiroga, "Deflectometric Method για τη μέτρηση της ισχύος του χρήστη για τους οφθαλμικούς φακούς", Appl. Opt.49(27), 5125–5132 (2010).
J. Loos, P. Slusallek και HP Seidel, "Χρήση της ανίχνευσης κύματος για την απεικόνιση και τη βελτιστοποίηση των προοδευτικών φακών", Forum Computer Graphics17(3), 255–265 (1998).
Ea Villegas και P. Artal, "Σύγκριση των εκτροπών σε διαφορετικούς τύπους προοδευτικών φακών ισχύος", οφθαλμική φυσιολογία. Opt.24(5), 419–426 (2004).
Z. Jia, Κ. Xu, και F. Fang, "Μέτρηση των φακών των θεαμάτων χρησιμοποιώντας την εκτροπή κυματοειδούς σε πραγματική κατάσταση προβολής", Opt. Εξπρές25(18), 22125–22139 (2017).
AB Hasan και Rh Shukur, "Σχεδιασμός προοδευτικού φακού για την απομάκρυνση της πρεσβυωπίας του ανθρώπινου ματιού χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα Zemax", Int. J. Adv. Res. Sci. Eng. Technol.4, 3225–3233 (2017).
A. Barcik και D. Siedlecki, "Οπτική απόδοση του ματιού με προοδευτική διόρθωση φακού προσθήκης", Optik
121(21), 1937–1940 (2010).
HL Liou και Na Brennan, "Ανατομικά ακριβές, πεπερασμένο μοντέλο μάτι για οπτική μοντελοποίηση", J. Opt. Soc. Π.μ. ΕΝΑ
14(8), 1684–1695 (1997).
J. Qu,Θεωρία και μέθοδος οφθαλμικής οπτικής(People's Health Publishing House, 2011), Chap. 5.
JH Fuller, "τάση κίνησης κεφαλής", exp. Brain Res.92(1), 152–164 (1992).
AE Bartz, "Οι κινήσεις των ματιών και των κεφαλών στο περιφερειακό όραμα: Φύση των αντισταθμιστικών κινήσεων των ματιών", επιστήμη
152(3729), 1644–1645 (1966).
B. Mateo, R. Porcar-Seder, JS Solaz και JC Dursteler, "Πειραματική διαδικασία για τη μέτρηση και τη σύγκριση της στάσης και των κινήσεων που προκαλούνται από διαφορετικά σχέδια προοδευτικής προσθήκης", εργονομία53(7), 904–913 (2010).
D. Tweed, Β. Glenn και Τ. Vilis, "Συντονισμός των ματιών κατά τη διάρκεια μεγάλων μετατοπίζεται το βλέμμα", J. Neurophysiol.73(2), 766–779 (1995).
EG Freedman, "Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ σημάτων ελέγχου των ματιών και κεφαλών μπορούν να αντιπροσωπεύουν την κινηματική κίνηση", Biol. Cybern.84(6), 453–462 (2001).
JS Stahl, "Το εύρος των ανθρώπινων κινήσεων κεφαλής που σχετίζονται με οριζόντιες σακκάδες", exp. Brain Res.126(1), 41–54 (1999).
Da Hanes και G. McCollum, "Μεταβλητές που συμβάλλουν στον συντονισμό των ταχείας μετατόπισης του ματιού\/κεφαλής", Biol. Cybern.94(4), 300–324 (2006).
Κ. Rifai και S. Wahl, "Ο συγκεκριμένος συντονισμός των ματιών ενισχύει την όραση σε προοδευτικούς φακούς", J. Vision16(5), 1–11 (2016).
N. Hutchings, El Irving, Ν. Jung, LM Dowling και Ka Wells, "Μεταβολές της κίνησης των ματιών και των κεφαλών σε αφελείς προοδευτικούς φακούς προσθήκης", Ophthalmic Physiol. Opt.27(2), 142–153 (2007).
T. Birdal, "Οι καμπύλες Bezier έγιναν απλές", https:\/\/www.codeproject.com\/articles\/25237\/bezier-curves-made- simple; msg =3864850#xx3864850xx
Δ. Hearn και Mp Baker,Graphincs υπολογιστή, 2η έκδοση (Pearson Education North Asia Limited and Publishing House of Electronics Industry, 2002), Chap. 3.
R. Burgess-Limerick, Α. Plooy, Κ. Fraser και Dr Ankrum, "Η επιρροή του ύψους της παρακολούθησης του υπολογιστή στη στάση του κεφαλιού και του λαιμού", Int. J. Ind. Ergon.23(3), 171–179 (1999).