Jialing Houa,b, Chunmei Zeng*a,b, Haomo Yuc aOptoelektronikos mokslo ir inžinerijos mokykla, Soochow universitetas, Suzhou 215006, Kinija;b„Jiangsu“ provincijos pažangių optinės gamybos technologijų ir modernių šiuolaikinių optinių technologijų Kinijos optinių technologijų laboratorija, Kinijos Ministerijos, Soochow universitetas, Suzhou 215006, Kinija;
c„Suzhou Mason Optical Co., Ltd.“, „Suzhou 215007“, Kinija * Korespondentas Autorius: Chunmei _ zeng@suda.edu.cn
Anotacija
Siekdamas intuityviau įvertinti ryšį tarp trumparegystės prevencijos ir kontrolinio trumparegystės prevencijos ir kontrolinio rėmo akinių ir akinių mikrostruktūros parametrų kontrolės poveikio, šiame darbe yra balno paviršiaus mikrostruktūros akiniai, pagrįsti kontrasto principu, ir naudoja ryšį tarp MTF vertės ir mikrostruktūros parametrų, kad būtų galima nustatyti kiekybinį modelį. Projektavimo rezultatai rodo, kad priimtiname žmogaus akies vaizdo signalo diapazone balno paviršiaus mikrostruktūros matricos objektyvas gali priversti šviesą praeiti per mikrostruktūrą, negalinčią suartėti ir vaizduoti, o tai labai sumažina tinklainės vaizdo kontrastą. Kai pasirenkamas tam tikras erdvinis dažnis {{0}}} ~ 43LP/mm diapazone, maksimalus mikrolenčių vektorių aukštis yra 0 ~ 10 μm diapazone, o maksimalus mikrolenso vektorių aukštis ir MTF vertė, esant maksimaliam ne ašies laukui, rodomas netiesinis neigiamas vektoriaus aukštis. Todėl nustatoma maksimalaus vektoriaus aukščio ir MTF vertės empirinė formulė, kuriai būdinga mikrolenaktyviųjų lęšių mikrolenčių vertė, ir atlikta kiekybinė mikrostruktūros parametrų analizė ir spektaklio objektyvo kontrastinis signalas. Šis darbas padeda objektyvo dizaineriui kontroliuoti trumparegystės prevencijos kontrastinę kontrolę ir tiksliau kontroliuoti mikrostruktūros parametrus. Tuo pačiu metu, atlikus analizę, nustatyta, kad santykinai mažo šviesos praradimo atveju, palyginti su sferine mikrostruktūra, balno paviršiaus mikrostruktūra daro geresnį poveikį mažinant kontrastą, o tai yra naudingesnė siekiant sumažinti regos kokybę ir sulėtinti trumparegystės vystymąsi.
Raktiniai žodžiai: rėmo akiniai, trumparegystės prevencija ir kontrolė, mikrostruktūrizuotas masyvas, kontrasto santykis
1. Įvadas
Remiantis Pasaulio sveikatos organizacijos paskelbta „World Vision“ ataskaita, iki 2020 m. Beveik 2,6 milijardo pasaulio 7 milijardų žmonių sukūrė trumparegystę kaip funkcinę akių ligą [1]. Manoma, kad iki 2050 m. Apie 5 milijardus žmonių visame pasaulyje išsivystys trumparegystė [2]-[3]. Šiuo metu daugiausia yra trumparegystės prevencijos ir kontrolės priemonių, tokių kaip veikla lauke, gydymas vaistais ir optinė intervencija [4]. Palyginti su veiklos lauke sunkumais, gydymo narkotikais rizika ir brangi ragenos kontaktinių lęšių kaina, nešiojant trumparegystės prevencijos ir kontrolinio rėmo akinius kaip optinę intervenciją, galinčią ištaisyti trumparegystę ir slopinti trumparegystės vystymąsi tuo pačiu metu, turi saugumo, komforto, patogumo ir ekonomikos savybes. Todėl šiame etape trumparegystės pacientams, nešiojant trumparegystės prevenciją ir kontrolinius rėmo akinius, dauguma pacientų ir jų šeimų lengviau priima. Šiuo metu mikro struktūros lęšiai, naudojami atidėti trumparegystės gilinimą paaugliams, gali būti suskirstyti į lęšius, remiantis trumparegystės defokuso principu ar lęšiais, pagrįstais aukštesnės eilės aberacijų principu. Objektyvus, pagrįstus trumparegystės defokusavimo principu, palaipsniui susilpnins reguliavimo efektą, kai pratęsimas yra pratęsimas. Objektyvas, pagrįstas aukštesnės eilės aberacijų principu, turi tam tikrą netiesiogumą vertinant trumparegystės prevencijos ir kontrolės poveikį. Sunku tiesiogiai įvertinti ryšį tarp aukštesnės eilės aberacijų rodiklių ir objektyvo mikrostruktūros parametrų su dabartiniais duomenų kaupimu. Tačiau yra nedaug trumparegystės prevencijos ir kontrolinių akinių, suprojektuotų pagal kontrasto principą. Todėl, norint išsamiau sumažinti kontrasto signalą, norint įsikišti į trumparegystės vystymąsi, būtina naudoti skirtingus dizainus. Tuo pačiu metu, norint tiksliau ir greitai gauti trumparegystės trumparegystės prevencijos ir kontrolės poveikį, kiekybiškai įvertinamas trumparegystės kontrolės signalo suderinimas su trumparegystės pacientais.
2. Kontrasto principas
Objektų žiūrėjimo metu akis visada bando sutelkti dėmesį į tinklainę, kad pasiektų maksimalų kontrastą. Tačiau už tinklainės židinys, apšviečiamas normalios akies tinklainėje arba trumparegystės akių, nešiojančių įprastus trumparegystės akinius, yra už tinklainės. Todėl, norėdami gauti maksimalų kontrastą, akys privers tinklainę bandyti priartėti prie židinio židinio šviesos taško, todėl padidės ašinio ilgio, dėl kurio laipsniškas trumparegystės vystymasis ar trumparegystė gilina. Dėl trumparegystės vystymosi eksperimentų parodė, kad trumparegystės atsiradimą ir vystymąsi sukelia tinklainės suliejimo signalai [5]-[9]. Vaikų bipolinių ląstelių kontrastinis signalas yra akių augimo signalas, o kontrasto signalo sumažėjimas sulėtins akių augimo greitį [10]. Šiuo metu lęšiai, pagrįsti kontrasto principu rinkoje, daugiausia apsvarstykite galimybę naudoti neperdengtas mikrostruktūras, kad blokuotų šiek tiek šviesos, kad būtų sumažintas kontrastas aplink lęšius. Tokį metodą gana sunku kiekybiškai įvertinti ryšį tarp trumparegystės prevencijos ir lęšių kontrolės efekto bei mikrostruktūros parametrų. If the microstructure with alternating positive and negative curvature is added to the spectacle lens, more irregular changes such as convergence or pergence of light through the microstructure will occur, and the imaging cannot be converged within the acceptable imaging signal range of the human eye, so as to reduce the contrast of retinal imaging, so that the eyeball will no longer grow in order to obtain the maximum contrast, and the effect of inhibiting the progression of myopia can Taip pat reikia pasiekti. Todėl šiame darbe sukurtas balno paviršiaus mikrostruktūros matricos objektyvas, pagrįstas kontrasto principu. Mikrolenai yra naudojami norint išsklaidyti kritimo šviesą, kad būtų sumažintas krintančios šviesos stimuliavimas tinklainės periferijoje, sumažina tinklainės kontrastą ir pasiekia akių ašies augimo slopinimo poveikį.
3. Akinių objektyvo dizainas
3.1 Mikrostruktūros išdėstymas ir projektavimo parametrų nustatymas
Siekiant užtikrinti dinaminės vizualinės kokybės stabilumą ir užtikrinti, kad mokinio mikrolensų skaičius labai nepasikeis pakeisdamas spektaklio objektyvo padėtį, šis dokumentas pasirenka matricą, kad būtų galima iš arti išdėstyti mikrostruktūrą, tai yra, kad mikrostruktūros plotas yra suderintas su įprastu šešiakampiu, o mikrostruktūros mastu, užpildytu reguliariu hexagonui, o mikrostruktūros mastu, užpildytas mikrolensonais, sujungiami, o mikrostruktūros masija, užpildyta reguliariai hexagoned circle, ir mikrostruktūros mastu, užpildytas mikroplenais. išdėstytas [11]. Mikrostruktūros masyvas pasiskirsto už motinos objektyvo priekinio paviršiaus centrinio tuščio ploto, o centrinio tuščio ploto skersmuo yra 6 mm. Radialinis mikrolenčių skersmuo yra 1 mm. Siekiant palengvinti stačiakampės koordinačių sistemos sukūrimo aptarimą, iš pradžių laikomas motinos objektyvo priekinio paviršiaus optinis centras. Dvi kryptys motinos objektyvo radialine kryptimi yra trimatės koordinačių sistemos x ašis ir Y ašis, o trimatės koordinačių sistemos z ašis yra optinės ašies kryptimi. Prie priekinio motinos objektyvo priekinio paviršiaus pridedama valdymo plotas, kurio skersmuo yra apie 25 mm. Gautas vaizdas iš akinio objektyvo parodytas paveikslėlyje. 1, o įprastas kontrolinio ploto šešiakampis tinklelis parodytas paveikslėlyje. 1. Norėdami, kad maksimalus ne ašies matymo laukas visiškai padengtų įprastą šešiakampį tinklelį, ir parinktą žmogaus akies mokinio skersmenį sudaro 2 ~ 3 mm diapazonas su palyginti geromis apšvietimo sąlygomis, trumparegystės modelio mokinio skersmuo yra 2,8 mm, o visas matymo laukas yra 33 ⁰. Trys matymo laukai nustatomi atitinkamai 0 ⁰, 8 ⁰ ir 16,5 ⁰, o lęšių ir akių sistemoje naudojamas bangos ilgis yra 550 nm.
1 paveikslas. Akinių lęšių priekinis vaizdas.
3.2 Motinos objektyvo parametrų skaičiavimas ir trumparegystės modelio akių konstrukcija
Remiantis perdirbimo technologijos reikalavimais, objektyvo skersmuo D yra 60 mm, objektyvo centrinis storis yra 1,3 mm, o forma yra menisko sferinio objektyvo, kuris vėliau vadinamas motinos objektyvo. Pasirinkto dervos lęšio lūžio rodiklis yra 1,56, o ABBE skaičius yra 32. Pagal trumparegystės laipsnį - 3 d, motinos objektyvo priekinio paviršiaus židinio galia yra 2D, o užpakalinio paviršiaus židinio galia yra - 5 d. Taigi galima apskaičiuoti motinos objektyvo priekinio ir galinio paviršiaus kreivį spindulį.
Liou standartinis modelio akis buvo naudojama kaip pradinė trumparegystės modelio akies struktūra. Motinos objektyvas, atitinkantis trumparegystės ametropijos pataisą, buvo įterpta priešais Liou standartinio modelio akį. Atstumas nuo užpakalinio lęšio paviršiaus viršūnės iki ragenos priekinio paviršiaus viršūnės buvo 12 mm. Sistemos vyzdžio skersmuo, bangos ilgis ir matymo laukas buvo nustatyti pagal nustatytus sistemos parametrus. Liou standartinio modelio akies stiklakūnis buvo naudojamas kaip kintamasis, siekiant optimizuoti modelio akį, atitinkančią trumparegystės formą.
3.3 akinių lęšių modeliavimas
In order to calculate the optical structure parameters of the saddle surface, the vertex vector height of the parabola with downward opening is set to 1μm ( the vertex vector height of the parabola is defined as the distance between its vertex and the intersection point of the vertex normal line and the front surface of the mother lens ), and the maximum vector height of the parabola with upward opening is 2, 4, 6, 8, Atitinkamai 10 μm (maksimalus parabolės vektoriaus aukštis yra apibrėžiamas kaip didžiausias atstumas tarp visų parabolės taškų ir viršūnės normalios linijos sankryžos taško ir motinos objektyvo priekinio paviršiaus), o tada dviejų parabolių kreivių spinduliu, o motinų objektų priekinio paviršiaus kreivės spindulys ir mikrolenso skersmuo. Balno mikrolenų optinės struktūros parametrai yra parodyti 1 lentelėje. Kiekvienų mikrolenčių padėtį galima apskaičiuoti pagal optinės struktūros parametrus ir mikrostruktūros matricos išdėstymą, taip pat konkrečias sąlygas, kurias mikrolenso viršūnė rodo, kad mikrolenso taškas nukreipia į motinos lęšio priekinio paviršiaus kreivės centrą. Mikrolenai pridedami prie motinos objektyvo priekinio paviršiaus ZEMAX, kad būtų atliktas objektyvo modeliavimas.
1 lentelė. Maksimalus vektoriaus aukštis yra 2 μm optiniai balno paviršiaus mikrolensų optiniai struktūriniai parametrai
3.4 Vaizdo modeliavimas
Trumparegystės modelio akies duomenys pridedami prie „Zemax“ sekos režimo, o ne sekos komponentas įterpiamas priešais modelio akį. Sukurtas mikrostruktūros matricos objektyvas dedamas į ne sekų komponentą, skirtą objektyvo ir akių sistemos optiniam modeliavimui. Žmogaus tinklainės taškinė diagrama ir jos priekinė ir galinė 1000 μm defokuso diapazonas parodyta paveiksle.2. Kadangi tik visa maksimalios ašies regėjimo lauko šviesa praeina per mikrolenensus trijuose mikrolenso matricos akinių matymo sritys Vaizdas sutvarkytas, kaip parodyta paveiksle.3.
2 lentelė. Difuzinis balno paviršiaus mikrostruktūros akinių spindulys, esant maksimaliam ne ašies matymo laukui.
e. H=10μm
2 paveikslas. OFF fokusavimo kolonėlės diagrama Lęšio akių sistemos, atitinkančios balno paviršiaus mikrostruktūrą, diagrama.
3 paveikslas. Vidutinės MTF vertės dviem kryptimis.
4. Aptarkite
Iš paveikslo galima pastebėti, kad šviesa per mikrolenens masyvą sudaro neryškios dispersijos tašką priimtiname žmogaus akies vaizdo signalo diapazone ir negali suartėti 1000 μm defokuso diapazone prieš ir po tinklainės, todėl šviesa per mikrostruktūrą nereiškia žmogaus akių reguliavimo ar pritaikymo funkcijos defokuso signalo pavidalu, taip raudoni perpotuojant kontrastą. Tuo pačiu metu taip pat per 3 paveikslą galima pastebėti, kad maksimalaus ne ašies matymo lauko MTF kreivė greitai mažėja, o tai taip pat patikrina, ar mikrolenens masyvas sumažins tinklainės vaizdavimo kontrastą, kad akies obuolys nebegidėtų, kad būtų pasiektas maksimalus kontrastas ir pasieks akių ašies augimo poveikį. Išanalizavus 2 lentelę, galima pastebėti, kad kai balno mikrolenso viršūnių vektoriaus aukštis yra pastovus, o maksimalus vektoriaus aukštis palaipsniui didėja, padidės dispersijos taškas maksimaliame ne ašies matymo lauke, o atitinkamas kontrastas taip pat sumažės.
Taip pat galima pastebėti iš paveikslo .3 0. 0 5, kuris vis dar yra toje vietoje, kurioje žmogaus akis gali atskirti ir nustatyti [12]. Todėl erdvinis dažnis yra 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 43lp/mm. Vidutiniai MTF duomenys, kurių maksimalus vektoriaus aukštis yra 2,4,6,8 ir 10 μm, yra išvardyti 3 lentelėje.
3 lentelė. Vidutiniai balno paviršiaus mikrolensų MTF duomenys su skirtingais vektorių aukščiais ir dažniais.
Norint parodyti maksimalaus mikrolenų vektoriaus aukščio pokyčių poveikį tinklainės kontrastui, 3 lentelėje pateiktose SPSS programinės įrangos duomenyse buvo atlikta daugialypė netiesinė regresija. Esant 0 ~ 43LP/mm erdviniam dažnio diapazonui, maksimalus vektoriaus aukštis H ir balno paviršiaus mikrolenų erdvinis dažnis F yra naudojamas kaip nepriklausomi kintamieji, o vidutinė MTF vertė po kiekvienos vektoriaus aukščio verte naudojama kaip priklausomas kintamasis lygčiai nustatyti. Daugybinės netiesinės regresijos analizės rezultatai parodyti 4 lentelėje.
4 lentelė. Keli netiesinės regresijos analizės rezultatai.
Remiantis 4 lentelės duomenimis, nustatomas maksimalaus balno mikrolenų maksimalaus vektoriaus aukščio empirinė formulė nurodytu erdviniu dažniu:
Remiantis 4 lentele ir (1) formule, galima pastebėti, kad faktinių duomenų pritaikymo kreivės koreliacijos koeficientas yra 0. 939, o reikšmė yra didesnė nei 0. 9, o tai rodo, kad geresnis kreivės montavimo poveikis. Tuo pačiu metu, remiantis empirine formule (1), galima pastebėti, kad kai pasirinktas erdvinis dažnis 0 ~ 43LP / mm diapazone, maksimalus balno paviršiaus mikrolenčių vektoriaus aukštis paveiks vidutinę MTF vertę šiuo erdviniu dažniu. Kai maksimalus vektoriaus aukštis yra didesnis, vidutinė MTF vertė yra mažesnė, tai yra, tinklainės kontrastas yra mažesnis. Galima pastebėti, kad esant maksimaliam ne ašies matymo laukui šiame dažnių diapazone, maksimalus vektoriaus aukštis turi netiesinę neigiamą koreliaciją su vidutine MTF verte tam tikru erdviniu dažniu, tai yra, esant maksimaliam ne ašies matymo laukui, maksimaliam mikrolenso vektoriaus aukštyje yra netiesinis neigiamas koreliacija su pakartotinio kontroliniu. Tarp jų {0 ~ 15LP/mm dažnių diapazone MTF mažėja greičiau, o tuo pat metu MTF lėtai mažėja. Kiekybinis ryšys tarp balno mikrolenų struktūrinių parametrų ir vidutinės MTF vertės yra pagrindas geresniam akinių projektavimui, remiantis kontrasto sumažinimu, siekiant pagerinti trumparegystės prevencijos ir kontrolės poveikį, ir gali suteikti naujų funkcinių trumparegystės prevencijos ir kontrolės produktų optometristų.
Siekiant palyginti balno ir sferinių mikrostruktūros matricos lęšių vaizdo įrašų poveikį santykinai artimomis šviesos greičio sąlygomis, balno mikrostruktūros matricos lęšiai, kurių viršūnės vektoriaus aukštis yra 0. 9 μm. Esant maksimaliam ne ašies matymo laukui ir nurodytam erdviniam dažniui (10lp / mm), jie lyginami su motinos veidrodžio vidutine MTF verte. Analizės rezultatai parodyti 5 lentelėje. Galima pastebėti, kad modeliuojant abu stiklines, šviesa ne visi pasiekia vaizdo plokštumą, o sferinio mikrostruktūros matricos akinių šviesos praradimas yra didesnis; Antra, palyginti su motinos objektyvu, vidutinis dviejų stiklų MTF yra žymiai sumažėjęs, o vidutinis balno paviršiaus MTF yra mažesnis nei sferinio paviršiaus. Tai rodo, kad santykinai mažo šviesos praradimo atveju balno paviršius yra geresnis už sferinį paviršių, sumažinant tinklainės kontrastą, kuris yra palankesnis slopinant akių ašies augimą.
5 lentelė. MTF ir lęšių ir akių sistemos šviesos pravažiavimo greitis.
5. Išvada
Balno formos mikrostruktūros matricos akiniai, pagrįsti kontrasto principu, panaudokite mikrolenus, kad išsklaidytumėte kritimo šviesą, taip sumažindami krintančios šviesos stimuliaciją į tinklainės periferiją ir labai sumažindami tinklainės kontrastą. Tuo pačiu metu, kiekybiškai įvertinant ryšį tarp balno paviršiaus mikrostruktūros parametrų ir kontrasto signalo, nustatyta, kad esant maksimaliam ne ašies matymo laukui, kai tam tikras dažnis pasirenkamas erdvinio dažnio diapazone, kurio vidutinis mikrolencinis aukštis, o maksimalus mikrolenso aukštis, o MTF vidutinis vertė-veidrodžio-veidrodžio ir mm. Ryšys, tai yra, esant tokiai sąlygai, maksimalus mikrolenčių vektorių aukštis ir tinklainės vaizdo kontrastas rodo netiesinį neigiamą koreliacijos ryšį. Šis kiekybinis ryšys sudaro pagrindą tiksliau kontroliuoti trumparegystės prevencijos ir kontrolinių akinių kontrasto kontrolę, todėl optometristams galima suteikti naujų ir geresnių funkcinių trumparegystės prevencijos ir kontrolės produktų. Palyginus su sferine mikrostruktūra, esant silpno apšvietimo nuostolių sąlygoms, nustatyta, kad balno paviršiaus mikrostruktūra yra reikšmingesnė susilpninant tinklainės kontrastą, o tai yra naudingiau sulėtinti trumparegystės vystymąsi.
Nuorodos
[1] Pasaulio vaizdinė ataskaita. Ženeva: Pasaulio sveikatos organizacija. 2 0 20, licencijos sutartis: CC BY-NC-SA 3.0 IGO. Proc. iš „Spie Vol“. 13254 132541 p -6
[2] Holden BA ir kt. Pasaulinis trumparegystės ir aukštos trumparegystės bei laiko tendencijų paplitimas nuo 2000 iki 2050 m. [J]. Oftalmologija, 2016, 123 (5): 1036-1042.
[3] Morgan IG, Matsui Ko, ir Saw SM. Trumparegystė [j]. Lancet, 2012, 379 (9827): 1739-1748.
[4] Walline JJ ir kt. Intervencijos į lėtą trumparegystės progresavimą vaikams [J]. „Cochrane Database Syst Rev“, 2011 (12): CD004916.
[5] Feng Jiaojiao, Song Jike, Bi Hongsheng. Tyrimų pažanga naudojant tinklainės reguliavimo mechanizmą, kurio trūkumas yra trumparegystė [J]. Naujausias Oftalmologijos avansas, 2023, 43 (09): 736-741.
[6] Brown DM, Mazade R, Clarkson-Townsend D ir kt. Kandidatų keliai, skirti tinklainei į skleralinį signalizaciją lūžio į akių augimą [J]. „Exp Eye Res“, 2022, 219: 109071.
[7] Logan NS, Radhakrishnan H, Cruickshank FE ir kt. IMI apgyvendinimas ir žiūrono regėjimas trumparegystės vystymosi ir progresavimo srityje [J]. Investuokite Oftalmolo vis Sci. 2021; 62 (5): 4.
[8] Chakraborty R, Osstrin LA, Benavente-Perez A ir kt. Optiniai mechanizmai, reglamentuojantys emmetropizaciją ir lūžio lūžio klaidą: įrodymai iš gyvūnų modelių [J]. „Clin Exp Optom“, 2020, 103 (1): 55-67.
[9] Huang J, Hung LF, Smith E L. Foveal abliacijos poveikis periferinių lūžio klaidų modeliui normaliose ir formose, kurioms netektų kūdikių rezidsų beždžionės (Macaca mulatta) [J]. Tyrimo oftalmologija ir vaizdinis mokslas, 2011, 52 (9): 6428-6434.
[10] Neitz M, Wagner-Schuman M, Rowlan JS ir kt. Opnilw geno haplotipų įžvalga apie trumparegystės priežastį ir prevenciją [J]. Genai (Bazelis), 2022, 13 (6): 942.
[11] Zeng Chunmei, Hou Jialing, Yu Haomo ir kt. Mikrostruktūros akinių objektyvas ir jo projektavimo metodas [P]. ZL202311219214.3.
[12] Zhang Yimo taikė optiką [M] Elektroninė pramonės spauda, 2015: 579-581.