개인화 된 인간의 눈의 고차 수차 수정을위한 렌즈 설계

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

광전자 과학 및 공학 및 공동 작업 및 협력 혁신 센터, Suzhou Nano Science and Technology, Soochow University, Suzhou 215006, China;

중국 수주 (Suzhou 215006, Soochow University, 중국 교육부의 현대 광학 기술)의 Jiangsu Province의 고급 광학 제조 기술의 Bkey Lab;

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

해당 저자 : Chunmei _ zeng@suda.edu.cn

추상적인

인간의 눈의 고차 수차는 시각적 보정에서 무시할 수없는 요인입니다. 고차 수차를 교정 할 수있는 렌즈의 설계는 인간의 눈에 부정적인 영향을 줄이고 시각적 품질을 향상시킬 수 있습니다. 이 논문에서 광학 설계 소프트웨어 Zemax는 Liou 눈과 측정 된 눈 데이터를 기반으로 개인화 된 눈 모델을 구성하는 데 사용됩니다. 웨이브 프론트 수차에 적합 할 때 상세한 최적화 과정이 제공되므로 표적 인간의 눈과 실제 인간 눈의 파면 수차가 일관되게되는 경향이 있습니다. 구성된 맞춤형 눈 모델은 실제 인간의 눈과 동일한 광학 특성을 가지고 있습니다. 개인화 된 눈 모델을 기반으로, 비구 렌즈는 고차 수차를 수정하도록 설계되었습니다. 교정 후, 대상 눈의 고차 수차가 감소하고, 파면 수차 PV는 52.05%감소하고, RMS는 59.64%감소합니다. 한편, 접선 및 시상 방향의 MTF는 각각 100 사이클\/mm에서 180% 및 135% 증가 하였다.

키워드 :고차 수차, 교정, 맞춤형 눈 모델, 비구 렌즈

1. 소개

인간 눈은 인간 눈의 광학 시스템의 굴절 능력 및 회절 한계, 동공의 크기, 망막 광수 수용체 세포의 크기 및 다양한 종류의 인간 안구 수차를 포함하여 비교적 복잡한 광학 시스템으로, 영상 품질에 영향을 미칩니다 1. 좋은 시각적 경험을 얻기 위해 사람들은 수년간 탐험하고 공부해 왔으며, 그 중 인간의 눈 수차의 교정은 과학자들이 관심을 기울이고 노력하는 중요한 분야입니다. Defocus 및 Nistigmatism으로 대표되는 저차 수차 외에도, 인간의 눈에서 구형 수차, 혼수 상태 및 일련의 불규칙한 고차 수차와 같은 고차 수차가 있습니다 ({4}}. 이러한 고차 수차는 시력 감소, 대비 감도 감소 및 눈부심 6과 같은 문제를 일으킬 것입니다. 그렇기 때문에 전통적인 굴절 문제를 해결 한 후에도 환자는 여전히 전반적인 시각적 선명도가 부족합니다. 따라서, 인간의 눈의 고차 수차는 교정에서 무시할 수없는 요인입니다.

오랫동안 사람들의 시력 교정은 주로 전통적인 굴절 문제의 디포 커스와 비율을 교정하기 위해 구형 거울을 사용하는 데 중점을 둡니다. 파동 수차를 정확하게 측정하는 기술에서 획기적인 기술이 이루어진 1990 년대까지 인간의 눈의 고차 수차를 교정하는 것은 불가능했습니다. 2008 년 미국 회사 인 Ophthonix는 Izon Frame Glasses7의 연구 및 개발에 자금을 지원했으며, 이는 주문의 인간의 눈의 파면 수차 2-6를 측정 한 다음 수정 된 디오프를 최적화 된 구체-컬럼 미러에 맞추어 시력을 향상시켰다. 이 방법은 파면 수차 기술을 소개하지만 비전 자체에 대한 고차 수차의 영향을 고려하지는 않습니다. 2012 년 Li Rui et al8. 인간의 눈의 고차 수차를 교정 할 수있는 유리를 설계하기 위해 비구 표면을 사용했습니다. 연구에 따르면 비명 렌즈 교정은 큰 난시와 구형 수차가있는 눈에 가장 효과적이라는 것을 보여주었습니다. 그러나 혼수 상태와 클로버 수차가 크면 비구 렌즈의 보정 효과는 분명하지 않습니다.

이 논문에서, Liou 모델 눈을 기반으로, 눈의 측정 된 전방 및 후방 각막 표면을 결합한 눈의 각 부분의 축 간격과 인간 파면 수차 데이터가 확립된다. ~ 안에

또한, 이전 문헌에서보고되지 않은 인간 파면 수차 데이터를 장착하기위한 상세한 단계가 제공됩니다. 그런 다음이 개인화 된 눈 모델을 기반으로, 비구 안경은 인간의 눈에 대한 고차 수차의 부정적인 영향을 줄이고 시각적 품질을 향상시키기 위해 최적화됩니다. 위의 모든 내용은 광학 설계 소프트웨어 Zemax에 의해 시뮬레이션됩니다.

2. 눈 모델의 확립

2.1 기본 눈 모델 설립

개인화 된 눈 모델을 설정하기 전에 먼저 초기 구조 매개 변수가 선택된 기본 눈 모델을 설정해야합니다. 연구에 따르면 Gullstrand-Le Grand Eye 모델에서 결정 렌즈의 곡률 반경의 변화는 인간 결정 렌즈의 조정과 일치하므로 얇은 렌즈를 렌즈의 전면 표면에 추가 할 수 있습니다. 결정 렌즈의 전방 및 후방 표면의 곡률 반경 및 사분면 계수는 Liou 눈 모델에서 선택됩니다. Gullstrand-Le Grand Eye 모델의 굴절률 값이 선택됩니다. 기본 눈 모델의 특정 매개 변수는 표 1에 나와 있으며, 그림 1은 기본 눈 모델의 개략도입니다.

표 1 기본 눈 모델 매개 변수

그림 1 기본 눈 모델의 구조

Allegro Oculyzer 전방 세그먼트 분석기는 실제 인간 눈의 각막 지형도를 측정하는 데 사용되며 각막 두께는 0. 462 mm입니다. 각막 전면 표면의 기준 구형 곡률 반경은 8.45 mm이며, 후면 표면의 기준 구형 곡률 반경은 6.19 Mm입니다. 기기의 모양은 그림 2에 나와 있습니다.

그림 2 Allegro Oculyzer 전방 세그먼트 분석기

눈의 굴절 표면 사이의 축 길이는 그림 3과 같이 Suoer 안과 광학 광학 생체 SW -9000에 의해 측정됩니다. 측정 된 결과에는 각막 두께, 전방 챔버 깊이, 결정 렌즈 두께 및 유리체 깊이가 포함되었습니다. 데이터의 평균은 표 2에 표시된 것처럼 5 회 동안 가져옵니다.

그림 3 Suoer 안과 광학 생체 인식 SW -9000

표 2 눈의 굴절 표면 사이의 축 길이

어디r 렌즈 길이 단위의 방사형 광선 좌표입니다.N Zernike 계수는 순서대로A_i ITH Zernike Edge 다항식의 계수,ρ 정규화 된 방사형 광선 좌표는φ 각도로 표현 된 광선 좌표입니다.

우리는 Zenick 프린지 계수 a를 설정했습니다_i Zernike 프린지 SAG 표면에서 비율과 고차 수차를 공유하기위한 최적화의 변수로서. 최적화의 원활한 진보를 보장하기 위해, 저차 수차를 먼저 장착 한 다음 고차 수차를 장착하는 최적화 전략을 채택했습니다. 첫째, 저차 수차 (c 3- c5)는 눈 모델에 적합한 다음, 수차 (C7, C8), 클로버 (C6, C9) 및 4 리프 클로르 (C10, C14) 및 4 리프트 (C10, C14). 난시 (C11, C13). 현재, 일부 초기 양은 구형 수차 (C12)와 구형 수차의 피팅 (C12)에 주어진다. 감지 된 파면 수차 데이터 (order 2-

4) rms는 0. 8 0 31이고 피팅 결과는 0.8089입니다. 따라서 최종 최적화 결과는 대상 값으로 거의 수렴되었으며 완전한 개인화 된 눈 모델이 효과적으로 설정됩니다.

표 3 파면의 수차 및 적합 해야하는 신체적 중요성

표 4 최적화 된 수지 렌즈 매개 변수

3.2 결과 및 분석

초기 인간파 수차 pv =7. 3457, rms =1. 6661. 교정 후, pv =3. 5225, rms =0. 6725, 전자는 52.05% 감소하고 후자는 59.64% 감소하여 크게 개선된다. 표 5는 보정 후 시스템의 Zernike 계수를 보여줍니다. 교정 전과 비교하여, 모든 Zernike 수차가 감소하고 접선 및 시상 MFT가 각각 100 사이클\/mm에서 180% 및 135% 증가 함을 알 수 있습니다. 그림 4는 최적화 전후의 MTF의 비교를 보여줍니다. 설계된 비구적 렌즈는 인간의 눈의 고차 수차를 효과적으로 감소시키고 시각적 품질을 향상시킬 수 있음이 증명됩니다.

표 5 최적화 결과

그림 4 최적화 전후의 MTF 비교

4. 결합

이 논문에서 광학 설계 소프트웨어 Zemax는 Liou Eye와 측정 된 데이터를 기반으로 개인화 된 눈 모델을 구성하는 데 사용됩니다. 또한, 상세한 최적화 프로세스는 파면 수차를 장착 할 때 제공되므로 시뮬레이션 결과는 인간 눈의 실제 파면 수차와 일치합니다. 획득 된 개인화 된 눈 모델을 사용함으로써, 아스프러리 렌즈는 최적화되며 인간 눈의 고차 수차를 교정 할 수있는 렌즈가 설계되었습니다. 디자인 결과는 인간의 눈의 고차 수차를 줄였으며, 이는 인간의 눈의 시각적 품질을 향상시키는 데 도움이되며 인간의 눈의 고차 수차를 교정하기위한 특정 기준 값을 가지고 있습니다. 이 백서의 부족은 디자인에서 인간의 눈의 움직임으로 인한 오류를 고려하지 않으며 처리의 타당성에 대한 분석도 없다는 것입니다. 미래의 작업에서 토론을 계속할 수 있기를 바랍니다.

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