Jialing houa,b, Чунмей Ценг*a,b, Хаомо Ю.c aУчилище по оптоелектронна наука и инженерство, Университет Суохоу, Suzhou 215006, Китай;bКлючова лаборатория от модерни оптични технологии за производство на провинция Jiangsu и ключова лаборатория на съвременните оптични технологии на Министерството на образованието на Китай, Университета Суохоу, Suzhou 215006, Китай;
cSuzhou Mason Optical Co., Ltd., Suzhou 215007, Китай * Съответстващ автор: Chunmei _ zeng@suda.edu.cn
Резюме
За да се прецени по -интуитивно връзката между профилактиката на късогледството и контрола на очилата за предотвратяване на късогледството и контролната рамка и параметрите на микроструктурата на очилата, тази хартия проектира повърхностно повърхностна микроструктура на седлото, въз основа на принципа на контраста и използва връзката между стойността на MTF и микроструктурната параметри, за да установи количествения модел. Резултатите от дизайна показват, че в рамките на приемливия обхват на сигнала за изображения на човешкото око, обективът на микроструктурата на повърхността на седлото може да накара светлината да преминава през микроструктурата не може да се сближи и изображение, което значително намалява контраста на изображения на ретината. Когато определена пространствена честота в обхвата на {{0}} ~ 43lp/mm е избран, максималната височина на вектора на микролените е в диапазона от 0 ~ 10 μm, а максималната височина на вектора на микролените и стойността на MTF при максималната онесна поле на изглед на изглед на изглед на изглед на изглед показва нелинейна отрицателна корелация. Следователно се установява емпиричната формула на максималната височина на вектора и MTF стойността на микролетите на лещата за зрелище и се завършва количественият анализ на параметрите на микроструктурата и контрастния сигнал на лещата за спектакъл. Тази работа помага на дизайнера на обектива да контролира контрола на контраста на превенцията на късогледството и да контролира по -точно чрез параметрите на микроструктурата. В същото време, чрез анализ, се установява, че в случай на сравнително малка загуба на светлина, в сравнение със сферичната микроструктура, микроструктурата на повърхността на седлото има по -добър ефект върху намаляването на контраста, което е по -полезно за намаляване на качеството на зрителното и забавяне на развитието на късогледството.
Ключови думи: очила рамки, превенция и контрол на късогледството, микроструктуриран масив, съотношение на контраста
1. Въведение
Според доклада на World Vision, публикуван от Световната здравна организация, близо 2,6 милиарда от световните 7 милиарда души са развили късогледство като функционална очна болест до 2020 г. [1]. Изчислено е, че до 2050 г. около 5 милиарда души по света ще развият късогледство [2]-[3]. Понастоящем има главно мерки за предотвратяване и контрол на късогледството, като дейности на открито, лечение с лекарства и оптична интервенция [4]. В сравнение с трудността на дейностите на открито, рискът от лечение с лекарства и скъпата цена на контактните лещи на роговицата, носенето на очила за профилактика и контрола на късогледството като оптична интервенция, която може да коригира късогледството и да попречи на развитието на късогледството в същото време, има характеристиките на безопасността, комфорта, удобството и икономиката. Следователно, за пациентите с късогледство на този етап носенето на очила за профилактика и контрола на късогледство се приема по -лесно от повечето пациенти и техните семейства. Понастоящем микро структурираните лещи, използвани за забавяне на задълбочаването на късогледството при подрастващите, могат да бъдат изтеглени на лещи въз основа на принципа на късогледството дефокус или лещи въз основа на принципа на аберациите от по-висок ред. Обективът въз основа на принципа на миопичното дефокусиране постепенно ще отслаби ефекта на корекция с удължаването на носенето. Обективът въз основа на принципа на аберациите от по-висок ред има известна косвена при оценка на ефекта от профилактиката и контрола на късогледството. Трудно е директно да се определи връзката между показателите за аберации от по-висок ред и параметрите на микроструктурата на обектива с текущото натрупване на данни. Въпреки това, има малко превенция на късогледството и контролни очила, проектирани въз основа на принципа на контраста. Следователно е необходимо да се използват различни дизайни за по -пълно намаляване на контрастния сигнал, за да се намеси в развитието на късогледството. В същото време, ефектът на профилактика и контрола на късогледството на очилата се определя количествено, за да се получи по -точно и бързо съвпадение на сигнала за контрол на късогледството с пациентите с късогледство.
2. Принцип на контраст
По време на процеса на гледане на обекти окото винаги се опитва да се съсредоточи върху ретината, за да постигне максимален контраст. Въпреки това, фокусната точка на падащата светлина около ретината на нормалното око или миопията, носеща конвенционални очила за късогледство, стои зад ретината. Следователно, за да се постигне максимален контраст, очите ще накарат ретината да се опита да се приближи до фокусната точка на падащата светлина, което води до увеличаване на аксиалната дължина, което води до постепенното развитие на късогледството или задълбочаването на миопия. Експериментите за развитието на късогледство показват, че появата и развитието на късогледство се задействат от сигнали за размазване на ретината [5]-[9]. Контрастният сигнал в биполярните клетки на децата е сигнал за растеж на очите и намаляването на контрастния сигнал ще забави скоростта на растеж на очите [10]. Понастоящем лещите въз основа на принципа на контраста на пазара обмислят главно използването на непрозрачни микроструктури за блокиране на преминаването на някаква светлина, така че да се намали контраста около лещите. Този вид метод е сравнително труден за количествено оценка на връзката между профилактиката на късогледството и контролния ефект на лещите и параметрите на микроструктурата. Ако микроструктурата с променлива положителна и отрицателна кривина се добавя към лещата за спектакъл, ще настъпят по -нередовни промени като конвергенция или перспектива на светлината през микроструктурата и изображенията не могат да бъдат сближени в рамките на приемния обхват на сигнала на човешко Може да се постигне и късогледство. Следователно, тази книга проектира леща за микроструктура на повърхността на седлото на седлото въз основа на принципа на контраста. Микролените се използват за разпръскване на падащата светлина, така че да се намали стимулирането на падащата светлина върху периферията на ретината, да се намали контраста на ретината и да се постигне ефекта от инхибиране на растежа на оста на очите.
3. Дизайн на обектива за очила
3.1 Оформление на микроструктурата и определяне на параметрите на дизайна
In order to ensure the stability of dynamic visual quality and ensure that the number of microlenses in the pupil will not change greatly with the change of the position of the spectacle lens, this paper chooses the array mode of close arrangement of microstructure, that is, the microstructure area is pided by close splicing of regular hexagon, and then the microstructure array filled with microlenses of regular hexagon inscribed circle size is Подреден [11]. Масивът на микроструктурата е разпределен извън централната празна зона на предната повърхност на лещата на майката, а диаметърът на централната празна зона е 6mm. Радиалният диаметър на микролените е избран за 1 mm. За да се улесни обсъждането на създаването на правоъгълна координатна система, оптичният център на предната повърхност на майчината леща се приема като произход. Двете посоки по радиалната посока на лещата на майката са X-ос и Y-ос на триизмерната координатна система, а Z-ос на триизмерната координатна система е по посоката на оптичната ос. Контролната площ с диаметър около 25 mm се добавя към предната повърхност на лещата на майката. Полученият преден изглед на лещата за спектакъл е показан на фигура. 1, и обикновена шестоъгълна решетка на контролната зона е показана на фигура. 1. За да се направи максималното зрително поле извън оста, да покрие напълно обикновена шестоъгълна решетка и да се направи избраният диаметър на зеницата на човешкото око в диапазона от 2 ~ 3 мм със сравнително добри условия на осветление, диаметърът на зеницата на късогледството е избран като 2,8 мм, а пълното поле е 33 ⁰. Трите зрителни полета са зададени на 0 ⁰, 8 ⁰ и 16.5 ⁰ съответно, а дължината на вълната, използвана в системата на обективите, е 550 nm.
Фигура 1. Преден изглед на обективи на очила.
3.2 Изчисляване на параметрите на майчината леща и изграждането на очите на модела на късогледство
Според изискванията на технологията за обработка, диаметърът на обектива D е зададен на 60 mm, централната дебелина на обектива е 1,3 mm, а формата е сферична леща менискус, която по -късно се нарича майката леща. Индексът на пречупване на избраната смола е 1,56, а числото на абат е 32. Според степента на късогледство - 3 D, фокусната сила на предната повърхност на майчината леща е настроена на 2D, а фокусната сила на задната повърхност е {{8} d. По този начин може да се изчисли радиусът на кривината на предната и задната повърхност на лещата на майката.
Стандартното око на LIOU се използва като първоначална структура на окото на късогледството. Майчината леща, съответстваща на корекцията на късогледството на аметропия, беше поставена пред Eye Standard Model Eye. Разстоянието от върха на задната повърхност на лещата до върха на предната повърхност на роговицата е 12 mm. Диаметърът на ученика, дължината на вълната и зрителното поле на системата са зададени съгласно определените параметри на системата. Дебелината на стъкловидното стъкло на стандартното око на LIOU се използва като променлива за оптимизиране на модела Око, съответстващо на миопичната форма.
3.3 Моделиране на обективи на очила
За да се изчисли параметрите на оптичната структура на повърхността на седлото, височината на вектора на вектора на параболата с отвор надолу е поставена на 1 μm (височината на вектора на вектора на параболата се определя като разстоянието между върха му и точката на пресичане на нормалната линия на Vertex и предната повърхност на лещата на майката), а максималната височина на вектора на парабола и предната повърхност на лещата на майката), а максималната височина на вектора на парабола и предната повърхност на лещата на майката), а максималната височина на вектора на парабола и предната повърхност на лещата на майки (Максималната височина на вектора на парабола се определя като максимално разстояние между всички точки на параболата и точката на пресичане на върховата нормална линия и предната повърхност на лещата на майката), а след това радиусът на кривината на двата парабола се изчислява чрез комбиниране на радиуса на кривината на предната повърхност на майката и радиалния диаметър на кривината. Параметрите на оптичната структура на микролетите на седлото са показани в таблица 1. Позицията на всеки микролените може да бъде изчислена според параметрите на оптичната структура и оформлението на микроструктурния масив, както и специфичните условия, които върховата нормална на микролените сочи към кривината на центъра на предната повърхност на лещата на майката. Микролените се добавят към предната повърхност на лещата на майката в Zemax, за да завършат моделирането на обектива.
Таблица 1. Максималната височина на вектора е 2 μm оптични структурни параметри на микроленси на повърхността на седлото
3.4 Симулация на изображения
Данните на окото на миопичния модел се добавят към режима на последователността на Zemax и компонентът без последователност се вкарва пред окото на модела. Проектираният обектив на микроструктурата на микроструктурата е поставен в компонента без последователност за оптична симулация на системата на обективите. Диаграмата на точката на човешката ретина и неговия диапазон отпред и отзад 1000 мкм е показана на фигура.2. Since only all the light of the maximum out-of-axis field of view passes through the microlens in the three fields of view of the microlens array glasses, the data of the radius of the diffuse spot with the above five maximum vector heights in the field of view are extracted and summarized in Table 2. At the same time, the average MTF value of the microstructure lens and the mother lens retina under the maximum out-of-axis field of Изгледът е подреден, както е показано на фигура.3.
Таблица 2. Дифузен радиус на петното на седловидните повърхностни микроструктурни очила под максимално зрително поле извън оста.
e. H=10μm
Фигура 2. Диаграма на колоната на фокус на очната система на обектива, съответстваща на микроструктурата на повърхността на седлото.
Фигура 3. Средни стойности на MTF в две посоки.
4. Обсъдете
От фигура може да се види, че светлината през микролените масив образува размазано място за дисперсия в приемливия обхват на сигнала за изображения на човешкото око и не може да се сближи в диапазона на дефокус от 1000 μm преди и след ретината, така че светлината през микроструктурата да не стимулира човешката настройка на очите или адаптивната функция във формата на сигнала на дефокус, като се намалява, като се намалява с ретината на ретината. В същото време може да се наблюдава и чрез Фигура 3, че кривата на MTF на максималното поле на зрително поле намалява бързо, което също така потвърждава, че масивът на микролените ще намали контраста на ретината, така че очната ябълка вече няма да расте, за да се постигне максимален контраст и да постигне ефекта от инхибиране на растежа на осите. Чрез анализиране на таблица 2 може да се види, че когато височината на вектора на върха на микролетите на седлото е постоянна и максималната височина на вектора постепенно се увеличава, дисперсионното място в максималното поле на острата ще се увеличи и съответният контраст също ще намалее.
It can also be observed from Figure.3 that in the maximum off-axis field of view, when the spatial frequency is in the range of 0~43lp/mm, the maximum vector height of the saddle microlens gradually increases, the average MTF of the lens-eye system will gradually decrease, and the average MTF in this spatial frequency range is greater than or equal to 0. 0 5, което все още е в областта, че човешкото око може да разграничи и открие [12]. Затова пространствената честота е 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 43lp/mm в пространствения обхват на честотата 0 ~ 43LP/mm. Средните MTF данни с максималната височина на вектора от 2,4,6,8 и 10 μm са изброени в таблица 3.
Таблица 3. Средни MTF данни за микролензи на повърхността на седлото с различни векторни височини и честоти.
За да се представи въздействието на максималната вариация на височината на вектора на микролените върху контраста на ретината, на данните в таблица 3 беше извършена множество нелинейни регресия, използвайки SPSS софтуер. В пространствения честотен диапазон на 0 ~ 43lp/mm, максималната височина на вектора h и пространствената честота f на повърхността на седлото се използват като независими променливи, а средната стойност на MTF под всяка стойност на височината на вектора се използва като зависима променлива за установяване на уравнението. Резултатите от множествен нелинеен регресионен анализ са показани в таблица 4.
Таблица 4. Резултати от множествен нелинеен регресионен анализ.
Въз основа на данните в таблица 4 е установена емпиричната формула на максималната височина на вектора на седлото и средната MTF при определената пространствена честота:
Според таблица 4 и формула (1) се вижда, че коефициентът на корелация на кривата на монтаж за действителните данни е 0. 939, а стойността е по -голяма от 0. 9, което показва, че ефектът на фитинг на кривата е по -добър. В същото време от емпиричната формула (1) се вижда, че когато е избрана пространствена честота в диапазона от 0 ~ 43Lp / mm, максималната височина на вектора на повърхността на седлото микролените ще се отразят на средната стойност на MTF при тази пространствена честота. Когато максималната височина на вектора е по -голяма, средната стойност на MTF е по -малка, тоест контрастът на ретината е по -нисък. Може да се види, че при максималното поле на зрително поле в този честотен диапазон максималната височина на вектора има нелинейна отрицателна корелация със средната стойност на MTF при определена пространствена честота, тоест при максимално поле за осея на оста, максималната височина на вектора на микролените има нелинейна отрицателна корелация с ретиналния контраст. Сред тях, в честотния диапазон на 0 ~ 15lp/mm, MTF намалява по -бързо и в същото време MTF намалява бавно. Количествената връзка между структурните параметри на микролетите на седлото и средната стойност на MTF осигурява основа за по -добър дизайн на очила въз основа на намаляване на контраста, за да се подобри ефекта на превенцията и контрола на късогледството и може да осигури нова функционална профилактика на късогледството и контрола на оптиметристите.
За да се сравни ефектите на изображения на седлото и сферичните лещи за микроструктурна масива при сравнително близки условия на преминаване на светлината, седловидни лещи за масив от микроструктура с височина на вектора на вектора 0. 9км и максимална височина на вектор от 1кмо и сферична микроструктурна масовка в тази глава с масиви на масиви с векторна височина с векторна височина от 1 μm и сферична микроструктурна масовка в тази глава. Под максималното поле на офоса и определената пространствена честота (10LP / mm), те се сравняват със средната стойност на MTF на огледалото на майката. Резултатите от анализа са показани в таблица 5. Може да се установи, че при симулацията на двете очила светлината не достига до равнината на изображението, а загубата на светлина на сферичните микроструктурни чаши е по -голяма; Второ, в сравнение с лещата на майката, средният MTF на двете очила е значително намален, а средният MTF на повърхността на седлото е по -нисък от този на сферичната повърхност. Това показва, че в случай на сравнително малка загуба на светлина, повърхността на седлото е по -добра от сферичната повърхност при намаляване на контраста на ретината, което е по -благоприятно за инхибиране на растежа на оста на очите.
Таблица 5. MTF и скорост на преминаване на светлината на системата на обективите на обективите.
5. Заключение
Очилата за микроструктура с форма на седло, базирани на принципа на контраста, използвайте микролените за разпръскване на падащата светлина, като по този начин намалявате стимулирането на падащата светлина към периферията на ретината и значително намалява контраста на ретината. At the same time, by quantifying the relationship between the microstructure parameters of the saddle surface and the contrast signal, it is found that under the maximum off-axis field of view, when a certain frequency is selected in the spatial frequency range of 0~43lp/mm, the maximum vector height of the microlens and the MTF average value of the mirror-eye system show a nonlinear negative correlation relationship, Тоест при това състояние максималната височина на вектора на микролените и контраста на изображения на ретината показват нелинейна отрицателна корелационна връзка. Тази количествена връзка осигурява основа за проектирането на по -точен контрол на регулирането на контраст на профилактика и контролни очила за късогледство и е възможно да се предостави на оптометристите нови и по -добри функционални продукти за предотвратяване и контрол на късогледството. Сравнявайки със сферичната микроструктура при условие на ниска загуба на светлина, се установява, че микроструктурата на повърхността на седлото е по -значима за отслабване на контраста на ретината, което е по -полезно за забавяне на развитието на късогледството.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Световен визуален доклад. Женева: Световната здравна организация. 2 0 20, лицензионно споразумение: CC BY-NC-SA 3.0 IGO. Proc. на Spie Vol. 13254 132541 p -6
[2] Holden Ba, et al. Глобално разпространение на късогледство и високи късогледство и времеви тенденции от 2000 до 2050 г. [J]. Офталмология, 2016, 123 (5): 1036-1042.
[3] Morgan Ig, Matsui Ko и видя SM. Късогледство [j]. Lancet, 2012, 379 (9827): 1739-1748.
[4] Walline JJ, et al. Интервенции за забавяне на прогресията на късогледството при деца [J]. Cochrane Database Syst Rev, 2011 (12): CD004916.
[5] Feng Jiaojiao, Song Jike, Bi Hongsheng. Напредъкът на научните изследвания по механизма на регулиране на ретината на миопия за лишаване от формата [J]. Скорошен напредък в офталмологията, 2023, 43 (09): 736-741.
[6] Brown DM, Mazade R, Clarkson-Townsend D, et al. Кандидатски пътища за ретина към склерална сигнализация при растеж на пречупване на очите [J]. Exp Eye Res, 2022, 219: 109071.
[7] Logan NS, Radhakrishnan H, Cruickshank FE и др. IMI настаняване и бинокулярно зрение в развитието и прогресирането на късогледството [J]. Инвестирайте Ophthalmol vis Sci. 2021; 62 (5): 4.
[8] Chakraborty R, Ostrin LA, Benavente-Perez A, et al. Оптични механизми, регулиращи емметропизацията и рефракционните грешки: доказателства от животински модели [J]. Clin Exp Optom, 2020, 103 (1): 55-67.
[9] Huang J, Hung LF, Smith E L. Ефекти от аблация на фовеални върху модела на периферни рефракционни грешки при нормални и лишени от формата маймунски маймуни (Macaca Mulatta) [J]. Изследваща офталмология и визуална наука, 2011, 52 (9): 6428-6434.
[10] Neitz M, Wagner-Schuman M, Rowlan JS, et al. Прозрение от хаплотипите на гена Opnilw за причината и предотвратяването на късогледство [J]. Гени (Базел), 2022, 13 (6): 942.
[11] Zeng Chunmei, Hou Jialing, Yu Haomo и др. Микроструктурен обектив на очила и неговия метод на проектиране [P]. ZL202311219214.3.
[12] Zhang Yimo Application Optics [M] Electronic Industry Press, 2015: 579-581.