Reka bentuk kanta untuk membetulkan penyimpangan pesanan tinggi mata manusia yang diperibadikan

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

Aschool Optoelectronic Science and Engineering & Collaborative Inovasi Pusat Sains dan Teknologi Suzhou, Soochow University, Suzhou 215006, China;

Makmal Bkey Teknologi Pembuatan Optik Lanjutan Jiangsu Provinsi & Makmal Utama Teknologi Optik Moden Kementerian Pendidikan China, Soochow University, Suzhou 215006, China;

Csuzhou Mason Optical Co., Ltd., Suzhou 215007, China

Pengarang yang sepadan: Chunmei _ zeng@suda.edu.cn

Abstrak

Penyimpangan pesanan tinggi mata manusia adalah faktor yang tidak dapat diabaikan dalam pembetulan visual. Reka bentuk kanta yang boleh membetulkan penyimpangan pesanan tinggi dapat mengurangkan kesan negatif pada mata manusia dan meningkatkan kualiti visual. Dalam makalah ini, perisian reka bentuk optik Zemax digunakan untuk membina model mata peribadi berdasarkan mata Liou dan data mata yang diukur. Proses pengoptimuman terperinci diberikan apabila sesuai dengan penyimpangan gelombang, supaya penyimpangan gelombang sasaran mata manusia dan mata manusia sebenar cenderung konsisten. Model mata peribadi yang dibina mempunyai ciri -ciri optik yang sama seperti mata manusia yang sebenarnya. Berdasarkan model mata yang diperibadikan, kanta aspherical direka untuk membetulkan penyimpangan pesanan tinggi. Selepas pembetulan, penyimpangan pesanan tinggi mata sasaran dikurangkan, dan PV penyimpangan gelombang berkurangan sebanyak 52.05%, RMS dikurangkan sebanyak 59.64%. Sementara itu, MTF arah tangen dan sagittal meningkat sebanyak 180% dan 135% pada 100 kitaran\/mm masing -masing.

Kata kunci:penyimpangan pesanan tinggi, pembetulan, model mata peribadi, kanta aspherical

1. Pengenalan

Mata manusia adalah sistem optik yang agak kompleks, termasuk keupayaan refraktif dan had difraksi sistem optik mata manusia, saiz murid, saiz sel photoreceptor retina dan pelbagai jenis penyimpangan mata manusia, yang akan mempengaruhi kualiti pengimejannya1. Untuk mendapatkan pengalaman visual yang baik, orang telah meneroka dan belajar selama bertahun -tahun, di antaranya pembetulan penyimpangan mata manusia adalah bidang penting yang saintis telah memperhatikan dan membuat usaha. Sebagai tambahan kepada penyimpangan pesanan rendah yang diwakili oleh defocus dan astigmatisme, terdapat juga penyimpangan pesanan tinggi seperti penyimpangan sfera, penyimpangan koma dan satu siri penyimpangan pesanan tinggi yang tidak teratur di mata manusia 2-5. Penyimpangan pesanan tinggi ini akan membawa masalah seperti penurunan ketajaman visual, mengurangkan kepekaan kontras dan glare6. Inilah sebabnya, walaupun selepas membetulkan masalah refraktif tradisional, pesakit masih kekurangan kejelasan visual secara keseluruhan. Oleh itu, penyimpangan mata manusia yang tinggi adalah faktor yang tidak boleh diabaikan dalam pembetulan.

Untuk masa yang lama, pembetulan penglihatan rakyat terutamanya memberi tumpuan kepada penggunaan cermin sfera untuk membetulkan defocus dan astigmatisme masalah refraktif tradisional. Membetulkan penyimpangan pesanan yang lebih tinggi di mata manusia tidak mungkin sehingga tahun 1990-an, apabila satu kejayaan dibuat dalam teknik penyimpangan gelombang depan yang tepat. Pada tahun 2008, Ophthonix, sebuah syarikat Amerika, membiayai penyelidikan dan pembangunan gelas bingkai izon7, yang meningkatkan penglihatan dengan mengukur penyimpangan gelombang mata manusia urutan 2-6, dan kemudian memasang diopter yang diperbetulkan dengan cermin sfera-column yang dioptimumkan. Walaupun kaedah ini memperkenalkan teknologi penyimpangan gelombang, ia tidak menganggap kesan penyimpangan pesanan tinggi pada penglihatan itu sendiri. Pada tahun 2012, Li Rui et al8. Permukaan aspherical yang digunakan untuk merancang gelas yang boleh membetulkan penyimpangan mata manusia yang tinggi. Penyelidikan menunjukkan bahawa pembetulan lensa aspherical adalah yang paling berkesan untuk mata dengan astigmatisme yang besar dan penyimpangan sfera. Walau bagaimanapun, jika penyimpangan koma dan semanggi besar, kesan pembetulan kanta aspherical tidak jelas.

Dalam makalah ini, berdasarkan mata model Liou, menggabungkan permukaan kornea anterior dan posterior yang diukur, jarak paksi setiap bahagian mata dan data penyimpangan gelombang manusia, model mata peribadi ditubuhkan. Dalam

Tambahan pula, langkah -langkah terperinci diberikan untuk memasang data penyimpangan gelombang manusia, yang belum dilaporkan dalam kesusasteraan sebelumnya. Kemudian, berdasarkan model mata peribadi ini, gelas aspherical dioptimumkan untuk mengurangkan kesan negatif penyimpangan pesanan tinggi pada mata manusia dan meningkatkan kualiti visual. Semua kandungan di atas disimulasikan oleh perisian reka bentuk optik Zemax.

2. Penaburan Model Mata

2.1 Penubuhan Model Mata Asas

Sebelum menubuhkan model mata yang diperibadikan, kita harus terlebih dahulu menubuhkan model mata asas, yang parameter struktur awal dipilih Liou Eye Model9, yang sangat mirip dengan struktur optik dan struktur fisiologi mata manusia. Kajian telah menunjukkan bahawa 10,11, perubahan radius kelengkungan kanta kristal dalam model mata grand Gullstrand-le adalah konsisten dengan pelarasan lensa kristal manusia, jadi lensa nipis boleh ditambah ke permukaan depan lensa. Radius kelengkungan dan pekali quadric permukaan anterior dan posterior kanta kristal dipilih dari model mata Liou. Nilai indeks refraktif model mata grand Gullstrand-le dipilih. Parameter spesifik model mata asas ditunjukkan dalam Jadual 1, dan Rajah 1 adalah gambarajah skematik model mata asas.

Jadual 1 Parameter Model Mata Asas

Rajah 1 Struktur Model Mata Asas

Penganalisis segmen anterior allegro oculyzer digunakan untuk mengukur peta topografi kornea mata manusia yang sebenar, dan ketebalan kornea adalah 0. Penampilan instrumen ditunjukkan dalam Rajah 2.

Rajah 2 Allegro Oculyzer Anterior Segmen Analyzer

Panjang paksi antara permukaan refraktif mata diukur oleh suoer optik optik biometrik SW -9000, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3. Hasil yang diukur termasuk ketebalan kornea, kedalaman ruang anterior, ketebalan kanta kristal dan kedalaman vitreous. Purata data diambil selama 5 kali, seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 2.

Rajah 3 Biometrik optik optik suoer SW -9000

Jadual 2 Panjang paksi antara permukaan refraktif mata

di manar adalah koordinat sinar radial dalam unit panjang kanta,N adalah pekali Zernike dalam urutan,A_i adalah pekali polinomial kelebihan zernike ith,ρ adalah koordinat sinar radial normal,φ adalah koordinat sinar yang dinyatakan oleh sudut.

Kami menetapkan pekali pinggiran Zenick a_i Di permukaan pinggir Zernike sebagai pembolehubah untuk mengoptimumkan untuk berkongsi astigmatisme dan penyimpangan pesanan tinggi. Untuk memastikan kemajuan pengoptimuman yang lancar, kami mengamalkan strategi pengoptimuman pemasangan penyimpangan pesanan rendah yang pertama dan kemudian penyimpangan pesanan tinggi: pertama, penyimpangan pesanan rendah (C6, C6, Astigmatisme (C11, C13). Pada masa ini, beberapa kuantiti awal diberikan kepada penyimpangan sfera (C12), dan akhirnya pemasangan penyimpangan sfera (C12). Data penyimpangan gelombang yang dikesan (Order 2-

4) RMS ialah 0. 8 0 31, dan hasil yang sesuai ialah 0.8089. Oleh itu, hasil pengoptimuman akhir hampir disatukan kepada nilai sasaran, dan model mata peribadi yang lengkap ditubuhkan dengan berkesan.

Jadual 3 penyimpangan gelombang dan kepentingan fizikal mereka yang perlu dipasang

Jadual 4 parameter lensa resin yang dioptimumkan

3.2 Hasil dan Analisis

Penyimpangan gelombang manusia awal pv =7. 3457, rms =1. 6661. Selepas pembetulan, pv =3. Jadual 5 menunjukkan pekali zernike sistem selepas pembetulan. Berbanding sebelum pembetulan, dapat dilihat bahawa semua penyimpangan Zernike berkurangan dan MFT tangen dan sagittal meningkat sebanyak 180% dan 135% pada 100 kitaran\/mm masing -masing. Rajah 4 menunjukkan perbandingan MTF sebelum dan selepas pengoptimuman. Ia terbukti bahawa kanta aspherical yang direka dengan berkesan dapat mengurangkan penyimpangan mata manusia yang tinggi dan meningkatkan kualiti visual.

Hasil pengoptimuman Jadual 5

Rajah 4 Perbandingan MTF sebelum dan selepas pengoptimuman

4.Conclusion

Dalam makalah ini, perisian reka bentuk optik Zemax digunakan untuk membina model mata peribadi berdasarkan mata Liou dan data yang diukur. Di samping itu, proses pengoptimuman terperinci diberikan apabila penyimpangan gelombang yang sesuai, yang menjadikan hasil simulasi selaras dengan penyimpangan gelombang sebenar mata manusia. Dengan menggunakan model mata peribadi yang diperoleh, kanta aspherical dioptimumkan, dan lensa yang mampu membetulkan penyimpangan pesanan tinggi mata manusia direka. Hasil reka bentuk mengurangkan penyimpangan tinggi mata manusia, yang terbukti berguna untuk meningkatkan kualiti visual mata manusia, dan mempunyai nilai rujukan tertentu untuk membetulkan penyimpangan mata manusia yang tinggi. Kekurangan kertas ini adalah bahawa ia tidak menganggap kesilapan yang disebabkan oleh pergerakan mata manusia dalam reka bentuk, dan juga tidak ada analisis kemungkinan pemprosesan. Berharap untuk meneruskan perbincangan dalam kerja masa depan.

Rujukan

1. Campbell, FW, Green, DG (1965) Faktor optik dan retina yang mempengaruhi resolusi visual. Jurnal Fisiologi, 3: 576. https:\/\/pubmed.ncbi.nlm.nih.gov\/5880378\/
2. Koomen, M., Tousey, R., Sclnik, R. (1950) Penyimpangan sfera mata. Optometri dan Sains Visi, 7: 370-376. doi: 10.1097\/00006324-195007000-00012.
3. Howland, HC, Howland B. (1977). Kaedah subjektif untuk pengukuran monochromatic* penyimpangan mata. Jurnal Persatuan Optik Amerika, 11: 1508-1518. doi: 10.1364\/josa.67.001508.
4. Jansonius, NM, Kooijman, AC (1998). Kesan penyimpangan sfera dan lain -lain apabila pemindahan modulasi mata manusia yang defokus. Optik optik dan fisiologi, 6: 504-513. https:\/\/onlinelibrary.wiley.com\/doi\/abs\/10.1046\/j.1998.00391.x
5. Wang, Y., Wang ZQ, Guo, HQ, Quan W. (2005). Kesan penyimpangan mata manusia pada fungsi visual. Acta Optica, 11: 1519-1525. https:\/\/www.researching.cn\/articlePdf\/m00006\/2005\/25\/11\/gxxb (7 ).pdf.
6. Liang, J., Williams, Dr, Miller, DT (1997). Visi supernormal dan pengimejan retina resolusi tinggi melalui optik penyesuaian. Josa A, 11: 2884-2892. https:\/\/opg.optica.org\/josaa\/fulltext.cfm?uri (=4 }Josaaa (5 }&id={6 }&ibsearch (7 )false.
7. Seiple, WH, Szlyk, JP (2008). Prestasi penglihatan yang disediakan oleh Sistem Lensa Spekulasi IZON®. Kajian Optometry, 2. Https:\/\/chicagolighthouse.org\/wp-content\/uploads\/2015\/11\/={5 }Phonics-final.pdf.
8. Li, R., Wang, ZQ, Liu, YJ, MU, GG (2012) Kaedah untuk merancang cermin aspherik untuk pembetulan penyimpangan mata manusia yang tinggi. Sains Sains Teknologi China, 55: 1391-1401. 10.1007\/s 11431-012- 4762-4.
9. Liou, HL, Brennan, NA (1997). Model model yang tepat dan tepat untuk pemodelan optik. Josa A, 8: 1684-1695. https:\/\/opg.optica.org\/josaa\/fulltext.cfm?uri ((3 }Josaaa (4 }&id={5 }&ibsearch (6 )false.
10. Garner, LF, Smith, G. (1997). Perubahan indeks biasan bersamaan dan kecerunan kanta kristal dengan penginapan. Optometri dan Sains Visi, 2: 114-119. https:\/\/journals.lww.com\/optvissci\/abstract\/1997\/02000\/Changes (5}
11. Koretz, JF, Cook, CA, Kaufman, PL (2002). Penuaan lensa manusia: Perubahan dalam bentuk lensa apabila penginapan dan dengan kehilangan akomodatif. Josa A, 1: 144-151. https:\/\/opg.optica.org\/josaa\/fulltext.cfm?uri ((3 }Josaaa (4 }&id={5 }&ibsearch (6 )false.