Disinn ta 'lenti għall-korrezzjoni ta' aberrazzjonijiet ta 'ordni għolja ta' għajn tal-bniedem personalizzata

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

Aschool of Optoelectronic Science and Engineering & Collaborative Innovation Centre of Suzhou Nano Science and Technology, Soochow University, Suzhou 215006, iċ-Ċina;

Lab Bkey ta 'Teknoloġiji tal-Manifattura Ottika Avvanzata tal-Provinċja ta' Jiangsu & Lab Key ta 'Teknoloġiji Ottiċi Moderni tal-Ministeru tal-Edukazzjoni taċ-Ċina, Soochow University, Suzhou 215006, iċ-Ċina;

Csuzhou Mason Optical Co., Ltd., Suzhou 215007, iċ-Ċina

Awtur korrispondenti: Chunmei _ zeng@suda.edu.cn

Astratt

L-aberrazzjoni ta 'ordni għolja ta' l-għajn tal-bniedem hija fattur li ma jistax jiġi injorat fil-korrezzjoni viżwali. Id-disinn tal-lenti li jista 'jikkoreġi l-aberrazzjoni ta' ordni għolja jista 'jnaqqas l-impatt negattiv fuq l-għajn tal-bniedem u jtejjeb il-kwalità viżwali. F'dan id-dokument, is-softwer tad-disinn ottiku Zemax jintuża biex jinbena mudell ta 'għajnejn personalizzat ibbażat fuq l-għajn liou u d-dejta tal-għajnejn imkejla. Il-proċess ta 'ottimizzazzjoni dettaljat jingħata meta titwaħħal l-aberrazzjoni tal-mewġ, sabiex l-aberrazzjoni fuq il-mewġ tal-għajn tal-bniedem u l-għajn tal-bniedem attwali għandhom it-tendenza li jkunu konsistenti. Il-mudell tal-għajnejn personalizzat mibni għandu l-istess karatteristiċi ottiċi bħall-għajn tal-bniedem attwali. Ibbażat fuq il-mudell tal-għajnejn personalizzat, lenti asferika hija mfassla biex tikkoreġi aberrazzjonijiet ta 'ordni għolja. Wara l-korrezzjoni, l-aberrazzjonijiet ta 'ordni għolja tal-għajn fil-mira huma mnaqqsa, u l-PV ta' aberrazzjonijiet fuq il-mewġ huwa mnaqqas b'52.05%, l-RMS titnaqqas b'59.64%. Sadanittant, l-MTF tad-direzzjoni tanġenzjali u sagittali żdied b'180% u 135% f'100 ċiklu \/ mm rispettivament.

Keywords:Aberrazzjonijiet ta 'ordni għolja, korrezzjoni, mudell ta' għajnejn personalizzati, lenti asferika

1. Introduzzjoni

L-għajn tal-bniedem hija sistema ottika relattivament kumplessa, inkluża l-abilità ta 'rifrazzjoni u l-limitu ta' diffrazzjoni tas-sistema ottika ta 'l-għajn tal-bniedem, id-daqs tal-istudent, id-daqs taċ-ċelloli tal-fotoreċetturi tar-retina u diversi tipi ta' aberrazzjonijiet tal-għajnejn tal-bniedem, li se jaffettwaw il-kwalità tal-immaġini tiegħu1. Sabiex tinkiseb esperjenza viżwali tajba, in-nies ilhom jesploraw u jistudjaw għal ħafna snin, li fosthom il-korrezzjoni tal-aberrazzjoni tal-għajnejn tal-bniedem hija qasam importanti li x-xjenzati kienu qed jagħtu attenzjoni u jagħmlu sforzi. Minbarra l-aberrazzjonijiet ta 'ordni baxxa rappreżentati minn defocus u astigmatism, hemm ukoll aberrazzjonijiet ta' ordni għolja bħal aberrazzjoni sferika, aberrazzjoni tal-koma u serje ta 'aberrazzjonijiet irregolari ta' ordni għolja fl-għajn tal-bniedem 2-5. Dawn l-aberrazzjonijiet ta 'ordni għolja se jwasslu għal problemi bħal tnaqqis fl-akutezza viżwali, sensittività tal-kuntrast imnaqqsa u glare6. Din hija r-raġuni għaliex, anke wara li kkoreġew problemi ta 'rifrazzjoni tradizzjonali, il-pazjenti għadhom m'għandhomx ċarezza viżwali ġenerali. Għalhekk, l-aberrazzjoni ta 'ordni għolja ta' l-għajn tal-bniedem hija fattur li ma jistax jiġi injorat fil-korrezzjoni.

Għal żmien twil, il-korrezzjoni tal-vista tan-nies tiffoka prinċipalment fuq l-użu ta 'mera sferika biex tikkoreġi d-defocus u l-astigmatiżmu ta' problemi ta 'rifrazzjoni tradizzjonali. Il-korrezzjoni ta 'aberrazzjonijiet ta' ordni ogħla fl-għajn tal-bniedem ma kinitx possibbli sad-disgħinijiet, meta sar avvanz fit-teknika ta 'aberrazzjonijiet li jkejlu b'mod preċiż il-mewġ. Fl-2008, Ophthonix, kumpanija Amerikana, iffinanzjat ir-riċerka u l-iżvilupp ta 'Izon Frame Glasses7, li tejjeb il-viżjoni billi kejjel l-aberrazzjoni tal-mewġ tal-ordni tal-bniedem 2-6, u mbagħad twaħħal id-diopter ikkoreġut mal-mera tal-isfera ottimizzata. Għalkemm dan il-metodu jintroduċi teknoloġija ta 'aberrazzjoni fuq il-mewġ, ma jikkunsidrax l-effett ta' aberrazzjoni ta 'ordni għolja fuq il-vista nnifisha. Fl-2012, Li Rui et al8. Uża wiċċ asferiku biex jiddisinja nuċċalijiet li jistgħu jikkoreġu aberrazzjonijiet ta 'ordni għolja ta' l-għajnejn tal-bniedem. Ir-riċerka wriet li l-korrezzjoni tal-lenti asferika kienet l-iktar effettiva għall-għajnejn b'astigmatiżmu kbir u aberrazzjoni sferika. Madankollu, jekk il-koma u l-aberrazzjonijiet tas-silla huma kbar, l-effett ta 'korrezzjoni tal-lenti asferika mhuwiex ovvju.

F'dan id-dokument, ibbażat fuq l-għajn tal-mudell LIOU, li tgħaqqad il-wiċċ tal-kornea anterjuri u ta 'wara mkejjel ta' l-għajn, l-ispazjar assjali ta 'kull parti ta' l-għajn u d-dejta ta 'aberrazzjoni tal-mewġ uman, mudell ta' l-għajnejn personalizzat huwa stabbilit. Fi

Barra minn hekk, il-passi dettaljati huma mogħtija għat-twaħħil tad-dejta tal-aberrazzjoni tal-mewġ tal-bniedem, li ma ġietx irrappurtata fil-letteratura preċedenti. Imbagħad, abbażi ta 'dan il-mudell ta' l-għajnejn personalizzat, in-nuċċali asferiċi huma ottimizzati biex inaqqsu l-effetti negattivi ta 'aberrazzjonijiet ta' ordni għolja fuq l-għajnejn tal-bniedem u jtejbu l-kwalità viżwali. Il-kontenut kollu ta 'hawn fuq huwa simulat mis-softwer tad-disinn ottiku Zemax.

2. Stabbiliment tal-mudell tal-għajnejn

2.1 Stabbiliment tal-mudell bażiku tal-għajnejn

Qabel ma nistabbilixxu l-mudell tal-għajnejn personalizzat, l-ewwel għandna nistabbilixxu l-mudell bażiku tal-għajnejn, li l-parametri strutturali inizjali tiegħu huma magħżula l-mudell tal-għajn Liou9, li huwa simili ħafna għall-istruttura ottika u l-istruttura fiżjoloġika tal-għajnejn tal-bniedem. Studji wrew li10,11, il-bidla tar-raġġ tal-kurvatura tal-lenti kristallina fil-mudell tal-għajnejn grand Gullstrand-le hija konsistenti mal-aġġustament tal-lenti kristallina umana, u għalhekk lenti rqiqa tista 'tiġi miżjuda mal-wiċċ ta' quddiem tal-lenti. Ir-raġġ tal-kurvatura u l-koeffiċjent kwadriku ta 'l-uċuħ ta' qabel u ta 'wara tal-lenti kristallina huma magħżula mill-mudell ta' l-għajnejn liou. Huwa magħżul il-valur tal-indiċi ta 'rifrazzjoni tal-mudell Gullstrand-Le Grand Eye. Parametri speċifiċi tal-mudell bażiku tal-għajnejn huma murija fit-Tabella 1, u l-Figura 1 hija dijagramma skematika tal-mudell bażiku tal-għajnejn.

Tabella 1 Parametri Bażiċi tal-Mudell tal-Għajnejn

Figura 1 L-istruttura tal-mudell bażiku tal-għajnejn

L-analizzatur tas-segment anterjuri Allegro Oculyzer huwa użat biex jitkejjel il-mappa topografika tal-kornea tal-għajnejn tal-bniedem attwali, u l-ħxuna tal-kornea hija 0. 462 mm, ir-raġġ tal-kurvatura sferiku ta 'referenza tal-wiċċ ta' quddiem tal-kornea huwa ta '8.45 mm, u r-raġġ sferiku ta' referenza tal-kurvatura sferika ta 'referenza tal-wiċċ ta' wara huwa 6.19 Mm. Id-dehra tal-istrument hija murija fil-Figura 2.

Figura 2 Allegro Oculyzer Anterior Segment Analyzer

It-tul assjali bejn uċuħ refrattivi ta 'l-għajn huwa mkejjel permezz ta' suoer ophthalmic ottiku bijometriku SW -9000, kif muri fil-Figura 3 Il-medja tad-dejta tittieħed għal 5 darbiet, kif muri fit-Tabella 2.

Figura 3 Suoer Ophthalmic Optical Biometrics Sw -9000

Tabella 2 It-tul assjali bejn uċuħ refrattivi tal-għajn

fejnr hija l-koordinata tar-raġġi radjali fit-tul tal-unità tal-lenti,N huwa l-koeffiċjent zernike fis-sekwenza,A_i huwa l-koeffiċjent tal-polinomju tat-tarf tat-tarf ith zernike,ρ hija l-koordinata tar-raġġi radjali normalizzata,φ hija l-koordinata tar-raġġi espressa mill-angolu.

Waqqafna l-koeffiċjent ta 'Zenick Fringe a_i Fil-wiċċ ta 'Zernike Fringe Sag bħala varjabbli għall-ottimizzazzjoni biex taqsam l-astigmatiżmu u l-aberrazzjoni ta' ordni għolja. Sabiex niżguraw li l-progress bla xkiel ta 'l-ottimizzazzjoni, aħna adottaw l-istrateġija ta' ottimizzazzjoni ta 'l-aberrazzjonijiet ta' ordni baxxa l-ewwel u mbagħad l-aberrazzjonijiet ta 'ordni għolja: l-ewwel, aberrazzjonijiet ta' ordni baxxa (C 3- C5) huma mwaħħlin fil-mudell tal-għajnejn, imbagħad l-aberrazzjonijiet (C7, C8), it-twaħħil ta 'Clover (c6, c9) u clover ta' erba 'weraq (c10, c14). Astigmatiżmu (C11, C13). F'dan iż-żmien, xi kwantitajiet inizjali jingħataw lil aberrazzjonijiet sferiċi (C12), u finalment it-twaħħil ta 'aberrazzjonijiet sferiċi (C12). Id-dejta tal-aberrazzjoni tal-mewġ misjuba (ordni 2-

4) RMS huwa 0. 8 0 31, u r-riżultat tat-twaħħil huwa 0.8089. Għalhekk, ir-riżultat ta 'ottimizzazzjoni finali kważi konverġew għall-valur fil-mira, u mudell ta' għajnejn personalizzat komplet huwa stabbilit b'mod effettiv.

Tabella 3 L-aberrazzjonijiet fuq il-mewġ u s-sinifikat fiżiku tagħhom li jeħtieġ li jitwaħħlu

Tabella 4 Parametri tal-lenti tar-reżina ottimizzati

3.2 Riżultati u analiżi

L-aberrazzjoni tal-mewġ umana inizjali pv =7. 3457, rms =1. 6661. Wara l-korrezzjoni, pv =3. 5225, rms =0. 6725, l-ewwel tonqos b'52.05% u l-aħħar tnaqqas b'59.64%, li huma mtejba b'mod sinifikanti. It-Tabella 5 turi l-koeffiċjent Zernike tas-sistema wara l-korrezzjoni. Meta mqabbel ma 'qabel il-korrezzjoni, jista' jidher li l-aberrazzjonijiet kollha ta 'Zernike jonqsu u l-MFT tanġenzjali u sagittali żdiedu b'180% u 135% f'100 ċiklu \/ mm rispettivament. Il-Figura 4 turi l-paragun tal-MTF qabel u wara l-ottimizzazzjoni. Huwa ppruvat li l-lenti asferika ddisinjata tista 'tnaqqas b'mod effettiv l-aberrazzjonijiet ta' ordni għolja ta 'l-għajnejn tal-bniedem u ttejjeb il-kwalità viżwali.

Tabella 5 Riżultat tal-Ottimizzazzjoni

Figura 4 Tqabbil tal-MTF qabel u wara l-ottimizzazzjoni

4.Konklużjoni

F'dan id-dokument, is-softwer tad-disinn ottiku Zemax jintuża biex jinbena mudell ta 'għajnejn personalizzat ibbażat fuq l-għajn liou u d-dejta mkejla. Barra minn hekk, il-proċess ta 'ottimizzazzjoni dettaljat jingħata meta jitwaħħlu l-aberrazzjonijiet tal-mewġ, u dan jagħmel ir-riżultati ta' simulazzjoni konsistenti mal-aberrazzjonijiet attwali tal-mewġ tal-għajnejn tal-bniedem. Bl-użu tal-mudell tal-għajnejn personalizzat miksub, il-lenti asferika hija ottimizzata, u lenti li kapaċi tikkoreġi l-aberrazzjonijiet ta 'ordni għolja ta' l-għajnejn tal-bniedem hija ddisinjata. Ir-riżultati tad-disinn naqqsu l-aberrazzjonijiet ta 'ordni għolja ta' l-għajnejn tal-bniedem, li juri li huwa ta 'għajnuna għat-titjib tal-kwalità viżwali ta' l-għajnejn tal-bniedem, u għandu ċertu valur ta 'referenza għall-korrezzjoni ta' aberrazzjonijiet ta 'ordni għolja ta' l-għajnejn tal-bniedem. Id-defiċjenza ta 'dan id-dokument hija li ma tikkunsidrax l-iżball ikkawżat mill-moviment tal-għajnejn tal-bniedem fid-disinn, u m'hemm wkoll l-ebda analiżi tal-fattibilità tal-ipproċessar. Nittama li tkompli d-diskussjoni fix-xogħol futur.

Referenzi

1. Campbell, FW, Green, DĠ (1965) Fatturi ottiċi u tar-retina li jaffettwaw ir-riżoluzzjoni viżwali. Il-Ġurnal tal-Fiżjoloġija, 3: 576. https:\/\/pubmed.ncbi.nlm.nih.gov\/5880378\/
2. Koomen, M., Tousey, R., Sclnik, R. (1950) L-aberrazzjoni sferika tal-għajn. Optometry and Vision Science, 7: 370-376. doi: 10.1097 \/ 00006324-195007000-00012.
3. Howland, HC, Howland B. (1977). Metodu suġġettiv għall-kejl ta 'aberrazzjonijiet monokromatiċi * ta' l-għajn. Il-Ġurnal tas-Soċjetà Ottika tal-Amerika, 11: 1508-1518. doi: 10.1364 \/ josa.67.001508.
4. Jansonius, NM, Kooijman, AC (1998). L-effett ta 'aberrazzjonijiet sferiċi u oħrajn fuq it-trasferiment tal-modulazzjoni tal-għajn tal-bniedem defokus. Ottika Oftalmika u Fiżjoloġika, 6: 504-513. https:\/\/onLineLibrary.wiley.com\/doi\/abs\/10.1046\/j. {5 ).1998.00391.x
5. Wang, Y., Wang ZQ, Guo, HQ, Quan W. (2005). Effett tal-aberrazzjoni avvanzata tal-għajn tal-bniedem fuq il-funzjoni viżwali. 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). Viżjoni supernormali u immaġini tar-retina b'riżoluzzjoni għolja permezz ta 'ottika adattiva. Josa A, 11: 2884-2892. https:\/\/opg.optica.org\/josaa\/fulltext.cfm?uri ({4) {5 )&id {6 )&ibSearch ({7).
7. Seiple, WH, Szlyk, JP (2008). Prestazzjoni tal-Viżjoni pprovduta mis-Sistema tal-Lenti Izon® Spettaklu. Reviżjoni ta 'Optometry, 2. https:\/\/chicagolighthouse.org\/wp-content\/uploads\/2015\/11\/ {5) )ofhthonics-final.pdf.
8. Li, R., Wang, ZQ, Liu, YJ, MU, GG (2012) Metodu biex tiddisinja nuċċalijiet asferiċi għall-korrezzjoni ta 'aberrazzjonijiet ta' ordni għolja ta 'l-għajn tal-bniedem. Xjenzi Teknoloġiċi taċ-Ċina tax-Xjenza, 55: 1391–1401. 10.1007 \/ s 11431-012- 4762-4.
9. Liou, HL, Brennan, NA (1997). Mudell anatomikament preċiż, għajn tal-mudell finit għall-immudellar ottiku. Josa A, 8: 1684-1695. https:\/\/opg.optica.org\/josaa\/fulltext.cfm?uri ({3}josaaaa {4 )&id {5}&ibSearch ({6).
10. Garner, LF, Smith, G. (1997). Bidliet fl-indiċi ta 'rifrazzjoni ekwivalenti u gradjent tal-lenti kristallina b'akkomodazzjoni. Optometry and Vision Science, 2: 114-119. https:\/\/journals.lww.com\/optvissci\/abstract\/1997\/02000\/Changes (({5) ({6))
11. Koretz, JF, Cook, CA, Kaufman, PL (2002). Ix-xjuħija tal-lenti umana: bidliet fil-forma tal-lenti fuq akkomodazzjoni u b'telf akkomodattiv. Josa a, 1: 144-151. https:\/\/opg.optica.org\/josaa\/fulltext.cfm?uri ({3}josaaaa {4 )&id {5}&ibSearch ({6).