Objektyvo dizainas, skirtas taisyti asmeninio žmogaus akies aukštą eilės aberacijas

Jiaxu Lua, B, Chunmei Zeng*A, B, Haomo Yuc

„Suzhou Nano Science and Technology“ optoelektronikos mokslo ir inžinerijos ir bendradarbiavimo inovacijų centras, Soochow universitetas, Suzhou 215006, Kinija;

Jiangsu provincijos pažangių optinės gamybos technologijų „BKEY Lab“ ir „Kinijos šiuolaikinių optinių technologijų“ Kinijos optinių technologijų laboratorija, Soochow universitetas, Suzhou 215006, Kinija;

„Csuzhou Mason Optical Co., Ltd.“, „Suzhou 215007“, Kinija

Atitinkamas autorius: chunmei _ zeng@suda.edu.cn

Anotacija

Aukštos eilės žmogaus akies aberacija yra veiksnys, kurio negalima ignoruoti vaizdinėje pataisoje. Objektyvo, kuris gali ištaisyti aukštos eilės aberaciją, dizainas gali sumažinti neigiamą poveikį žmogaus akiai ir pagerinti regos kokybę. Šiame darbe optinio projektavimo programinė įranga „Zemax“ yra naudojama kuriant suasmenintą akių modelį, pagrįstą „Liou Eye“ ir išmatuotais akių duomenimis. Išsamus optimizavimo procesas pateikiamas pritaikant bangos fronto aberaciją, kad tikslinio žmogaus akies ir tikrosios žmogaus akies bangos frontas būtų pastovus. Sukurtas suasmenintas akių modelis pasižymi tokiomis pačiomis optinėmis savybėmis kaip ir tikroji žmogaus akis. Remiantis individualizuotu akių modeliu, asferinis objektyvas yra skirtas ištaisyti aukštos eilės aberacijas. Po pataisos sumažėja aukštos eilės tikslinės akies aberacijos, o bangos fronto aberacijų PV sumažėja 52,05%, RMS sumažėja 59,64%. Tuo tarpu tangentinės ir sagitalinės krypties MTF padidėjo atitinkamai 180% ir 135%, esant 100 ciklų\/mm.

Raktiniai žodžiai:Aukštos eilės aberacijos, korekcija, suasmenintas akių modelis, asferinio objektyvas

1. Įvadas

Žmogaus akis yra santykinai sudėtinga optinė sistema, įskaitant lūžio gebėjimą ir žmogaus akies optinės sistemos difrakcijos ribą, mokinio dydį, tinklainės fotoreceptorių ląstelių dydį ir įvairius žmogaus akių aberacijas, kurios paveiks jo vaizdo kokybę1. Norėdami įgyti gerą vaizdinę patirtį, žmonės daugelį metų tyrinėjo ir mokėsi, tarp kurių žmogaus akių nukrypimas yra svarbi sritis, į kurią mokslininkai atkreipė dėmesį ir dėjo pastangas. Be defokuso ir astigmatizmo vaizduojamų žemos eilės aberacijų, taip pat yra aukštos eilės aberacijų, tokių kaip sferinė aberacija, komos aberacija ir daugybe nereguliarių aukštos eilės aberacijų žmogaus akyje 2-5. Šios aukštos eilės aberacijos sukels tokias problemas kaip sumažėjęs regėjimo aštrumas, sumažėjęs kontrasto jautrumas ir žvilgsnis6. Štai kodėl, net ištaisydami tradicines lūžio problemas, pacientams vis dar trūksta bendro vizualinio aiškumo. Todėl aukštos eilės žmogaus akių nukrypimas yra veiksnys, kurio negalima ignoruoti korekcijoje.

Ilgą laiką žmonių regėjimo korekcija daugiausia dėmesio skiria sferinio veidrodžio naudojimui, kad būtų galima ištaisyti tradicinių lūžio problemų defokus ir astigmatizmą. Ištaisyti aukštesnės eilės aberacijas žmogaus akyje nebuvo įmanoma iki 1990-ųjų, kai buvo padarytas proveržis, kaip tiksliai išmatuoti bangos fronto aberacijas. 2008 m. Amerikos kompanija „Ophthonix“ finansavo „Izon Frame Glasses7“ tyrimus ir plėtrą, o tai pagerino regėjimą, matuojant žmogaus akies bangos frontą 2-6, o po to pritvirtindamas pataisytą diopterį optimizuotu sferos kolonėlės veidrodžiu. Nors šis metodas pristato bangos fronto aberacijos technologiją, jis neatsižvelgia į aukštos eilės aberacijos poveikį pačiam regėjimui. 2012 m. Li Rui ir kt. Naudojamas asferiniame paviršių, kad suprojektuotų akinius, kurie galėtų ištaisyti aukštos eilės žmogaus akių aberacijas. Tyrimai parodė, kad asferinio objektyvo korekcija buvo veiksmingiausia akims, turintiems didelį astigmatizmą ir sferinę aberaciją. Tačiau jei komos ir dobilų aberacijos yra didelės, asferinio objektyvo pataisos poveikis nėra akivaizdus.

Šiame darbe, remiantis Liou modelio akimi, sujungus išmatuotą priekinį ir užpakalinį ragenos akies paviršių, kiekvienos akies dalies ašinis atstumas ir žmogaus bangos bangos fronto aberacijos duomenys nustatomas suasmenintas akių modelis. Į

Be to, pateikiami išsamūs veiksmai, skirti pritaikyti žmogaus bangos fronto aberacijos duomenis, apie kuriuos nebuvo pranešta ankstesnėje literatūroje. Tada, remiantis šiuo suasmenintu akių modeliu, asferiški akiniai yra optimizuoti, kad būtų sumažintas neigiamas aukštos eilės aberacijų poveikis žmogaus akims ir pagerina vizualinę kokybę. Visas aukščiau pateiktas turinys modeliuojamas optinio projektavimo programine įranga „Zemax“.

2. akių modelio nuosavybė

2.1 Pagrindinio akių modelio nustatymas

Prieš sukurdami individualizuotą akių modelį, pirmiausia turėtume nustatyti pagrindinį akių modelį, kurio pradiniai struktūriniai parametrai yra parinkti Liou akių modelis9, kuris yra labai panašus į žmogaus akių optinę struktūrą ir fiziologinę struktūrą. Tyrimai parodė, kad 10,11, kristalinio lęšio kreivio spindulio pokytis Gullstrand-le Grand Eye modelyje atitinka žmogaus kristalinio lęšio reguliavimą, todėl į priekinį lęšio paviršių galima pridėti ploną lęšį. Kreivio spindulys ir keturkampis kristalinio objektyvo priekinio ir užpakalinio paviršiaus koeficientas yra parinktas iš Liou akių modelio. Pasirinkta „GullStrand-LE Grand Eye“ modelio lūžio rodiklio vertė. Konkretūs pagrindinio akių modelio parametrai parodyti 1 lentelėje, o 1 paveikslas yra pagrindinio akių modelio schema.

1 lentelė Pagrindinių akių modelio parametrai

1 paveikslas

Allegro oculyzerio priekinio segmento analizatorius naudojamas išmatuoti tikrosios žmogaus akių ragenos topografinį žemėlapį, o ragenos storis yra 0. Prietaiso išvaizda parodyta 2 paveiksle.

2 paveikslas

Ašinis ilgis tarp akies lūžio lūžio paviršių matuojama suoer oftalmologiniu optiniu biometriniu SW -9000, kaip parodyta 3 paveiksle. Išmatuoti rezultatai apėmė ragenos storio, priekinio kameros gylio, kristalinio objektyvo storio ir stiklakūnio gylio. Duomenų vidurkis imamas 5 kartus, kaip parodyta 2 lentelėje.

3 pav. Suoeris oftalmologinis optinis biometrija SW -9000

2 lentelė. Ašinis ilgis tarp akies lūžio paviršių

Kurr yra radialinio spindulio koordinatė objektyvo ilgio vienetu,N yra „Zernike“ koeficientas seka,A_i yra Ith Zernike krašto polinomo koeficientas,ρ yra normalizuota radialinio spindulio koordinatė,φ yra spindulių koordinatė, išreikšta kampu.

Mes nustatėme „Zenick Fringe“ koeficientą a_i „Zernike Fringe Sag“ paviršiuje kaip kintamasis optimizavimui, kad būtų galima dalytis astigmatizmu ir aukštos eilės aberacija. Siekdami užtikrinti sklandų optimizavimo pažangą, mes priėmėme optimizavimo strategiją, kurioje pirmiausia pritvirtintume žemos eilės aberacijas, o po to aukštos eilės aberacijas: pirmiausia, žemos eilės aberacijas (C 3- C5) yra pritvirtinti prie akių modelio, tada aberacijos (C7, C8), „C6“, C6, C9) ir keturių židinių klovo (C7), o po to sekundės (C6, C9) ir keturių židinių klovo (C14), o po to sekundės (C6, C9) ir keturių židinių klovo (C7), C6-SEND. astigmatizmas (C11, C13). Šiuo metu kai kurie pradiniai kiekiai skiriami sferinėms aberacijoms (C12) ir galiausiai sferinių aberacijų (C12) pritaikymas. Aptikti bangos fronto aberacijos duomenys (užsakymas 2-

4) RMS yra 0. 8 0 31, o pritaikymo rezultatas yra 0,8089. Todėl galutinis optimizavimo rezultatas beveik suartėjo su tiksline verte, ir efektyviai nustatomas visas suasmenintas akių modelis.

3 lentelė

4 lentelė Optimizuoti dervos objektyvo parametrai

3.2 Rezultatai ir analizė

Pradinis žmogaus bangos aberration PV =7. 3457, RMS =1. 6661. Po pataisos PV =3. 5225, RMS =0. 6725, pirmasis sumažėja 52,05%, o antrasis sumažėja 59,64%, o tai žymiai pagerėja. 5 lentelėje pateiktas sistemos „Zernike“ koeficientas po pataisos. Palyginti su prieš pataisą, galima pastebėti, kad visos zernike aberacijos mažėja, o tangentinis ir sagitalinis MFT padidėjo atitinkamai 180% ir 135%, esant 100 ciklų\/mm. 4 paveiksle parodytas MTF palyginimas prieš ir po optimizavimo. Įrodyta, kad suprojektuotas aspherinio objektyvas gali veiksmingai sumažinti aukšto lygio žmogaus akių aberacijas ir pagerinti vizualinę kokybę.

5 lentelės optimizavimo rezultatas

4 paveikslas MTF palyginimas prieš ir po optimizavimo

4.Conclusion

Šiame darbe optinio projektavimo programinė įranga „Zemax“ yra naudojama kuriant suasmenintą akių modelį, pagrįstą „Liou Eye“ ir išmatuotais duomenimis. Be to, detalus optimizavimo procesas pateikiamas pritaikant bangos fronto aberacijas, todėl modeliavimo rezultatai atitinka tikrasis žmogaus akių bangos frontas. Naudojant gautą individualizuotą akių modelį, aspherinis objektyvas yra optimizuotas ir suprojektuotas objektyvas, galintis pataisyti aukštos eilės žmogaus akių aberacijas. Projektavimo rezultatai sumažino aukštos eilės žmogaus akių aberacijas, o tai pasirodo naudinga pagerinti žmogaus akių vizualinę kokybę ir turi tam tikrą etaloninę vertę taisyti aukštos eilės žmogaus akių aberacijas. Šio dokumento trūkumas yra tas, kad jis neatsižvelgia į klaidą, kurią sukelia žmogaus akių judėjimas dizaine, taip pat nėra analizuojamos perdirbimo galimybės. Tikiuosi tęsti diskusiją būsimame darbe.

Nuorodos

1. Campbell, FW, Green, DG (1965) Optiniai ir tinklainės veiksniai, darantys įtaką regos skiriamąja geba. Fiziologijos žurnalas, 3: 576. https:\/\/pubmed.ncbi.nlm.nih.gov\/5880378\/
2. Koomen, M., Tousey, R., Sclnik, R. (1950) Sferinė akies aberacija. Optometrija ir „Vision Science“, 7: 370-376. doi: 10.1097\/00006324-195007000-00012.
3. Howland, HC, Howland B. (1977). Subjektyvus metodas monochromatinėms* akies aberacijoms matavimui. Amerikos optinės draugijos žurnalas, 11: 1508-1518. doi: 10.1364\/Josa.67.001508.
4. Jansonius, NM, Kooijman, AC (1998). Sferinių ir kitų aberacijų poveikis nukreipto žmogaus akies moduliavimui. Oftalmologinė ir fiziologinė optika, 6: 504-513. https:\/\/onlinelibrary.wiley.com\/doi\/abs\/10.1046\/j.{ [5m }.1998.00391.x
5. Wang, Y., Wang ZQ, Guo, HQ, Quan W. (2005). Pažangaus žmogaus akių aberacijos poveikis regos funkcijai. „Acta Optica“, 11: 1519-1525. https:\/\/www.researching.cn\/articleepdf\/m00006\/2005\/25\/11\/gxxb [{{7}.pdf.
6. Liang, J., Williams, DR, Miller, DT (1997). Supernormalus regėjimas ir aukštos skiriamosios gebos tinklainės vaizdavimas naudojant adaptyviąją optiką. Josa A, 11: 2884-2892. https:\/\/opg.optica.org\/josaa\/fulltext.cfm?uri [{4} {{5,5}&ID [{6}&IbSearch [{} }False.
7. Seiple, WH, Szlyk, JP (2008). „Izon®“ spektaklio objektyvo sistema teikia regėjimo našumą. „Optometry“, 2.
8. Li, R., Wang, ZQ, Liu, YJ, MU, GG (2012) Asperinių akinių projektavimo metodas, skirtas aukštos tvarkos žmogaus akies aberacijoms pataisyti. Mokslo Kinijos technologijos mokslai, 55: 1391–1401. 10.1007\/s 11431-012- 4762-4.
9. Liou, HL, Brennan, NA (1997). Anatomiškai tiksli, baigtinis modelio akys optiniam modeliavimui. Josa A, 8: 1684-1695. https:\/\/opg.optica.org\/Josaa\/Fulltext.cfm?uri [{13 }Josaa {{4} ir&id [{5} ir&ibsearch [{6}false.
10. Garner, LF, Smith, G. (1997). Kristalinio lęšio su apgyvendinimu lygiaverčio ir gradiento lūžio rodiklio pokyčiai. Optometrija ir „Vision Science“, 2: 114-119. https:\/\/journals.lww.com\/optvissci\/abstract\/1997\/02000\/changes [[5} į {{6,24.a spx.
11. Koretz, JF, Cook, CA, Kaufman, PL (2002). Žmogaus objektyvo senėjimas: objektyvo formos pokyčiai apgyvendinant ir prarandant pritaikymą. Josa A, 1: 144-151. https:\/\/opg.optica.org\/Josaa\/Fulltext.cfm?uri [{13 }Josaa {{4} ir&id [{5} ir&ibsearch [{6}false.