Цзялин Хоуa,b, Чуньмэй Цзэн*a,b, Хаомо Юc aШкола оптоэлектронной науки и инженерии, Университет Сучоу, Сучжоу 215006, Китай;bКлючевая лаборатория передовых оптических производственных технологий провинции Цзянсу и ключевой лаборатории современных оптических технологий Министерства образования Китая, Университет Суочоу, Сучжоу 215006, Китай;
cSuzhou Mason Optical Co., Ltd., Suzhou 215007, China * Соответствующий автор: Chunmei _ zeng@suda.edu.cn
АБСТРАКТНЫЙ
Чтобы более интуитивно судить о взаимосвязи между профилактикой миопий и контрольным эффектом стекла профилактики миопии и управления и микроструктурой стекла, эта статья разрабатывает седло поверхностную микроструктуру, основанные на принципе контрастирования и использует взаимосвязь между значением MTF и параметрами микроструктуры для установления количественной модели. Результаты конструкции показывают, что в пределах приемлемого диапазона сигналов визуализации человеческого глаза линза микроструктуры седла поверхности может сделать свет, проходящий через микроструктуру неспособным сходиться и изображать, что значительно снижает контраст визуализации сетчатки. Когда определенная пространственная частота в диапазоне {{0}} ~ 43LP/мм выбирается, максимальная высота вектора микроленди находится в диапазоне 0 ~ 10 мкм, а максимальная высота векторного вектора и значения MTF под максимальным полем вне оси. Появление вида. Нелинейная отрицательная корреляция. Следовательно, эмпирическая формула максимальной высоты вектора и значения MTF микролинз линзы зрелищного зрелища и количественный анализ параметров микроструктуры и контрастного сигнала линзы зрелища. Эта работа помогает дизайнеру объектива контролировать контрастный контроль профилактики миопии и более точно управлять параметрами микроструктуры. В то же время, благодаря анализу, обнаруживается, что в случае относительно небольшой потери света по сравнению со сферической микроструктурой микроструктура поверхности седла оказывает лучшее влияние на снижение контраста, что более полезно для снижения визуального качества и замедления развития миопии.
Ключевые слова: очки рамки, профилактика и управление близостями, микроструктурированный массив, соотношение контрастности
1. Введение
Согласно отчету World Vision, опубликованным Всемирной организацией здравоохранения, почти 2,6 миллиарда из 7 миллиардов человек в мире развили миопию как функциональную болезнь глаз к 2020 году [1]. По оценкам, к 2050 году около 5 миллиардов человек по всему миру будут развивать миопию [2]-[3]. В настоящее время существуют в основном меры по профилактике миопии и контроль, такие как активность на свежем воздухе, лечение наркотиков и оптическое вмешательство [4]. По сравнению с трудностями на открытом воздухе, риском лечения наркотиков и дорогой цены на контактные линзы роговицы, ношение миопии и бокалов для контроля кадров в качестве оптического вмешательства, которое может исправить миопию и препятствовать развитию миопии в то же время имеет характеристики безопасности, комфорта, удобства и экономики. Следовательно, для пациентов с близорукой на этом этапе ношение миопии и контрольных каркасных очков легче принимать большинством пациентов и их семей. В настоящее время микроструктурированные линзы, используемые для задержки углубления миопии у подростков, могут быть включены в линзы на основе принципа миопического дефокусированного или линз, основанных на принципе аберраций более высокого порядка. Линза, основанная на принципе миопического дефокусирования, будет постепенно ослаблять эффект регулирования с продолжением продолжения ношения. Объектив, основанный на принципе аберраций высшего порядка, имеет определенную косвенность в оценке эффекта профилактики и контроля близоруков. Трудно напрямую определить взаимосвязь между индикаторами аберраций более высокого порядка и параметрами микроструктуры линзы с текущим накоплением данных. Тем не менее, существует несколько очков для профилактики миопий и контроля, разработанных на основе принципа контраста. Следовательно, необходимо использовать различные конструкции, чтобы более полно уменьшить контрастный сигнал для вмешательства в развитие миопии. В то же время, профилактика миопий и контрольный эффект очков определяется количественно для того, чтобы более точно и быстро получить соответствие сигнала контроля миопии с пациентами с миопией.
2. Контрастный принцип
В процессе просмотра объектов глаз всегда пытается сосредоточиться на сетчатке, чтобы достичь максимального контраста. Тем не менее, фокус падающего света вокруг сетчатки нормального глаза или глаз близоруков, носящих обычные очки миопии, стоит за сетчаткой. Следовательно, чтобы получить максимальный контраст, глаза заставят сетчатку попытаться приблизиться к фокусной точке падающего света, что приводит к увеличению осевой длины, что приводит к постепенному развитию близорукости или углублению близорукости. Эксперименты по развитию близоруков показали, что возникновение и развитие близорукости вызваны сигналами размытия сетчатки [5]-[9]. Контрастный сигнал в биполярных клетках детей является сигналом роста глаз, и снижение контрастного сигнала замедлит скорость роста глаз [10]. В настоящее время линзы, основанные на принципе контрастности на рынке, в основном рассматривают возможность использования непрозрачных микроструктур для блокировки прохождения некоторого света, чтобы уменьшить контраст вокруг линз. Этот вид метода относительно трудно количественно оценить взаимосвязь между профилактикой миопий и контрольным эффектом линз и параметрами микроструктуры. Если микроструктура с чередующейся положительной и отрицательной кривизны добавляется в линзу Spectacle, возникнут более нерегулярные изменения, такие как сходимость или пергенция света через микроструктуру, и визуализация не может быть сходятся в пределах приемлемого диапазона визуализации сигналов человеческого глаза, чтобы уменьшить противоположность сетчатой визуализации, так что для того, чтобы мы могли повышать эффект, не поднимаясь, более не поднимаясь, что он больше не будет расти, чтобы повысить эффект, и все больше, чтобы получить эффект, более подходящий, информирующий эффект и более подходящий эффект, более подходящий, инициалирующий Миопия также может быть достигнута. Следовательно, эта статья разрабатывает линзу микроструктуры микроструктуры седла на основе принципа контраста. Микролинзы используются для рассеяния падающего света, чтобы уменьшить стимуляцию падающего света на периферии сетчатки, уменьшить контраст сетчатки и достичь эффекта ингибирования роста оси глаза.
3. Дизайн линзы очков
3.1 планировка микроструктуры и определение проектных параметров
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 Распоряжено [11]. Микроструктурная матрица распределяется за пределами центральной пробела в области передней поверхности материнской линзы, а диаметр центральной пустой области составляет 6 млн. Радиальный диаметр микролиз выбран как 1 мм. Чтобы облегчить обсуждение установления прямоугольной системы координат, оптический центр передней поверхности материнской линзы принимается как происхождение. Два направления вдоль радиального направления материнской линзы представляют собой ось X и ось Y трехмерной системы координат, а ось Z трехмерной системы координат находится вдоль направления оптической оси. Управляющая площадь с диаметром около 25 мм добавляется к передней поверхности материнской линзы. Полученный вид спереди на линзу Spectacle показан на рисунке. 1, и регулярная сетка шестигранника в области контрольной области показана на рисунке. 1. Чтобы сделать максимальное осевое поле зрения полностью покрыть регулярную шестиугольную сетку и сделать выбранный диаметр зрачка человеческого глаза в диапазоне 2 ~ 3 мм с относительно хорошими условиями освещения, диаметр зрачка миопической модели выбирается как 2,8 мм, а полное поле зрения-33 ⁰. Три поля зрения устанавливаются на 0 ⁰, 8 ⁰ и 16,5 ⁰ соответственно, а длина волны, используемая в системе линза, составляет 550 нм.
Рисунок 1. Вид спереди линз очков.
3.2 Расчет параметров материнской линзы и построения модельных глаз близоруков
Согласно требованиям технологии обработки, диаметр линзы D установлен на 60 мм, центральная толщина линзы составляет 1,3 мм, а форма - сферическая линза мениска, которую впоследствии называют материнской линзой. Индекс преломления выбранной смоляной линзы составляет 1,56, а номер аббата составляет 32. Согласно степени миопии - 3 d, фокусная сила передней поверхности материнской линзы установлена на 2D, а фокусная мощность задней поверхности составляет - 5 d. Таким образом, радиус кривизны передней и задней поверхности материнской линзы может быть рассчитана.
Стандартный модель Liou был использован в качестве начальной структуры глаз с миопической моделью. Материнская линза, соответствующая коррекции миопической аметропии, была вставлена перед глазом стандартного модели Liou. Расстояние от вершины задней поверхности линзы до вершины передней поверхности роговицы составляло 12 мм. Диаметр зрачка, длина волны и поле зрения системы были установлены в соответствии с определенными параметрами системы. В качестве переменной использовалась толщина стекловидного тела стандартного модели Liou Model Eye для оптимизации модели глаз, соответствующего миопической форме.
3.3 Моделирование линз очков
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, 10 мкм соответственно (максимальная высота вектора параболы определяется как максимальное расстояние между всеми точками на параболе и точкой пересечения нормальной линии вершины и передней поверхностью материнской линзы), а затем радиус кривизны двух парабол рассчитывается по микровождению. Параметры оптической структуры седловых микролинз показаны в таблице 1. Положение каждой микролинтинг можно рассчитать в соответствии с параметрами оптической структуры и расположением матрицы микроструктуры, а также конкретные условия, которые вертекс -нормальная из микролиненса указывает на центр кривизны передней поверхности материнской линны. Микролинзы добавляются к передней поверхности материнской линзы в Zemax, чтобы завершить моделирование объектива.
Таблица 1. Максимальная высота вектора представляет собой 2 мкм оптические структурные параметры поверхности седла микролиз
3.4 Моделирование визуализации
Данные Myopic Model Eye добавляются в режим последовательности ZEMAX, а компонент не последовательности вставляется перед модельным глазом. Расширенная линза микроструктуры помещается в не последовательный компонент для оптического моделирования системы линза. Сточечная диаграмма человеческой сетчатки и ее передней и задней диапазона дефокусирования 1000 мкм показана на рисунке 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 view разобрался, как показано на рисунке 3.
Таблица 2. Диффузное радиус точечного радиуса седла поверхностной микроструктуры в максимальном осевом поле зрения.
e. H=10μm
Рисунок 2. ВЫКЛ ФОССИОНА СИСТЕМА СИСТЕМА ЛИНЗИ ГЛАЗОВАНИЙ, СПАСИВАЮЩИЙСКУЮ МЕКРОКУРУУту поверхности седла.
Рисунок 3. Средние значения MTF в двух направлениях.
4. Обсудите
Из рисунка 2 видно, что свет через матрицу микроленденх образует размытое дисперсионное пятно в приемлемого диапазона сигналов визуализации человеческого глаза и не может сходиться в диапазоне дефокусов 1000 мкм до и после сетчатки, так что свет через микроструктуру не стимулирует регулирование человеческого глаза или адаптивную функцию в форме определения дефокусированного сигнала, что уменьшает допреры. В то же время на рисунке 3 также можно наблюдать, что кривая MTF максимального не оси поля зрения быстро уменьшается, что также подтверждает, что массив микроленденх уменьшит контраст визуализации сетчатки, так что глазное яблоко больше не будет расти, чтобы получить максимальный контраст и достигать эффекта ингибирования роста осина глаза. Анализируя Таблицу 2, можно видеть, что когда высота вектора вершины седлового микролинза постоянна, а максимальная высота вектора постепенно увеличивается, место дисперсии в максимальном осевом поле зрения увеличится, и соответствующий контраст также уменьшится.
Также можно наблюдать на рисунке.3, что в максимальном полевом поле вне оси, когда пространственная частота находится в диапазоне 0 ~ 43LP/мм, максимальная высота вектора седло-микролинга постепенно увеличивается, что средняя система MTF будет постепенно уменьшаться, а средняя частота-частота. {{5 }. Средние данные MTF с максимальной высотой вектора 2,4,6,8 и 10 мкм перечислены в таблице 3.
Таблица 3.
Для представления влияния максимального изменения высоты вектора микролиненса на контрастность сетчатки была выполнена множественная нелинейная регрессия в данных в таблице 3 с использованием программного обеспечения SPSS. В диапазоне пространственных частот 0 ~ 43LP/мм максимальная высота вектора H и пространственная частота F на поверхности седла используются в качестве независимых переменных, а среднее значение MTF при каждом значении высоты вектора в качестве зависимой переменной для установления уравнения. Результаты множественного нелинейного регрессионного анализа показаны в таблице 4.
Таблица 4. Результаты множественного нелинейного регрессионного анализа.
Основываясь на данных в таблице 4, эмпирическая формула максимальной высоты векторного седла и среднего MTF на указанной пространственной частоте устанавливается:
Согласно таблице 4 и формуле (1), можно видеть, что коэффициент корреляции кривой подгонки для фактических данных составляет 0. 939, а значение больше, чем 0. 9, что указывает на то, что подходящий эффект кривой лучше. В то же время, из эмпирической формулы (1), можно видеть, что, когда выбрана пространственная частота в диапазоне 0 ~ 43LP / мм, максимальная высота вектора микроленденх поверхности седла будет влиять на среднее значение MTF на этой пространственной частоте. Когда максимальная высота вектора больше, среднее значение MTF меньше, то есть контраст сетчатки ниже. Можно видеть, что в соответствии с максимальным полем о оси в этом диапазоне частот максимальная высота вектора имеет нелинейную отрицательную корреляцию со средним значением MTF на определенной пространственной частоте, то есть при максимальном осевом поле зрения, максимальная высота вектора микрополовой имеет нелинейную отрицательную корреляцию с противоположением. Среди них в диапазоне частот 0 ~ 15LP/мм MTF уменьшается быстрее и в то же время MTF медленно уменьшается. Количественная взаимосвязь между структурными параметрами седловых микролинз и средним значением MTF обеспечивает основу для лучшей конструкции очков на основе сокращения контрастности для улучшения влияния профилактики и контроля миопий и может обеспечить новые функциональные продукты профилактики миопии и контрольные продукты для оптометристов.
Чтобы сравнить эффекты визуализации линз матриц с седлом и сферической микроструктуры при относительно близких условиях прохождения света, линзы с седлой микроструктуры с высотой векторного вектора {0}}. 9 мкМ и максимальная высота вектора 1 мкм и сферическая микроструктура в массивных линзах с высотой вектора 1μM с использованием модели. В соответствии с максимальным осевым полем зрения и указанной пространственной частоте (10LP / мм) они сравниваются со средним значением MTF мать зеркало. Результаты анализа показаны в таблице 5. Можно обнаружить, что при моделировании двух очков свет не достигает плоскости изображения, и потерь света сферических микроструктурных стеклей матрицы больше; Во -вторых, по сравнению с материнской линзой, средний MTF двух очков значительно снижен, а средний MTF поверхности седла ниже, чем у сферической поверхности. Это показывает, что в случае относительно небольшой потери света поверхность седла лучше сферической поверхности в уменьшении контраста сетчатки, которая более способствует ингибированию роста оси глаза.
Таблица 5. MTF и скорость прохождения света системы линза.
5. Заключение
Массовые очки микроструктуры в форме седла, основанные на принципе контрастности, используют микролинзы для рассеяния падающего света, тем самым уменьшая стимуляцию падающего света на периферию сетчатки и значительно уменьшив контраст сетчатки. В то же время, количественно определяя взаимосвязь между параметрами микроструктуры поверхности седла и контрастным сигналом, обнаруживается, что при максимальном поле вне ось оси, когда определенная частота выбирается в пространственном диапазоне частот 0 ~ 43LP/мм, максимальная высота негативного костюма. Отношения, то есть в этом состоянии, максимальная высота вектора микролинз и контраст визуализации сетчатки показывают нелинейную негативную связь корреляции. Эта количественная связь обеспечивает основу для проектирования более точного контроля регуляции контрастности инициаторов миопии и контрольных очков, и можно предоставить оптометристам новые и лучшие функциональные продукты по предотвращению миопии и контроль. Сравнивая с сферической микроструктурой при условии низкой потери света, обнаружено, что микроструктура поверхности седла более значительна для ослабления контраста сетчатки, что более полезно для замедления развития миопии.
Ссылки
[1] Мировой визуальный отчет. Женева: Всемирная организация здравоохранения. 2 0 20, лицензионное соглашение: CC BY-NC-SA 3.0 IGO. Прокурор Spie vol. 13254 132541 p -6
[2] Holden Ba, et al. Глобальная распространенность близоруков и высоких миопий и временных тенденций с 2000 по 2050 год [J]. Ophthalmology, 2016, 123 (5): 1036-1042.
[3] Morgan IG, Matsui KO, и увидел SM. Myopia [j]. Lancet, 2012, 379 (9827): 1739-1748.
[4] Walline JJ, et al. Вмешательства для замедления прогрессирования миопии у детей [J]. Кокрановская база данных Syst Rev, 2011 (12): CD004916.
[5] Feng Jiaojiao, Song Jike, Bi Hongsheng. Исследование прогресса по механизму регуляции сетчатки миопии депривации [J]. Недавний прогресс в офтальмологии, 2023, 43 (09): 736-741.
[6] Brown DM, Mazade R, Clarkson-Townsend D, et al. Кандидатские пути для сетчатки в склеральную передачу сигналов при рефракционном росте глаз [J]. Exp Eye Res, 2022, 219: 109071.
[7] Logan NS, Radhakrishnan H, Cruickshank FE, et al. IMI размещение и бинокулярное зрение в разработке и развитии миопии [J]. Инвестировать Ophthalmol Vis Sci. 2021; 62 (5): 4.
[8] Chakraborty R, Ostrin LA, Benavente-Perez A, et al. Оптические механизмы, регулирующие эмметропизирование и преломление, ошибки: доказательства от животных моделей [j]. Clin Exp Optom, 2020, 103 (1): 55-67.
[9] Huang J, Hung LF, Smith E L. Влияние фовеальной абляции на паттерн периферических рефракционных ошибок у нормальных и лишенных форм-обезьян-резусов (Macaca Mulatta) [J]. Расследование офтальмология и визуальная наука, 2011, 52 (9): 6428-6434.
[10] Neitz M, Wagner-Schuman M, Rowlan JS, et al. Понимание гаплотипов гена Opnilw в причину и профилактику близорукости [J]. Гены (Базель), 2022, 13 (6): 942.
[11] Zeng Chunmei, Hou Jialing, Yu Haomo, et al. Микроструктурный объектив эйгла и его метод проектирования [P]. ZL202311219214.3.
[12] Чжан Имо, Прикладная оптика [M] Издательство электронной промышленности, 2015: 579-581.