Jialing Houa,b, Chunmei Zeng*a,b, Haomo Yuc aSchool of Optoelectronic Science and Engineering, Soochow University, Suzhou 215006, Čína;bKlíčová laboratoř pokročilých technologií optické výroby v provincii Jiangsu a klíčové laboratoře moderních optických technologií ministerstva školství v Číně, Soochow University, Suzhou 215006, Čína;
cSuzhou Mason Optical Co., Ltd., Suzhou 215007, Čína * Odpovídající autor: Chunmei _ zeng@suda.edu.cn
ABSTRAKTNÍ
Aby bylo možné intuitivněji posoudit vztah mezi prevencí myopie a kontrolním účinkem prevence a kontrolních brýlí myopie a parametry mikrostruktury brýlí, tento papír navrhuje sedlové povrchové mikrostrukturní pole založené na principu kontrastu a využívá vztah mezi hodnotou MTF a parametry mikro uštointektraktury. Výsledky návrhu ukazují, že v rámci přijatelného rozsahu zobrazovacího signálu lidského oka může objektiv pole sedlového povrchu mikrostruktury, aby světlo procházelo mikrostrukturou neschopné konvergovat a obraz, což výrazně snižuje zobrazovací kontrast sítnice. Když je vybrána určitá prostorová frekvence v rozsahu {{{0}} ~ 43lp/mm, maximální vektorová výška mikrolemenů je v rozmezí 0 ~ 10 μm a maximální vektorová výška mikrolemenů a hodnota MTF v oblasti mimo axiálu neexistovaná negativní korelace. Proto je stanovena empirický vzorec maximální výšky vektoru a hodnoty MTF mikrolesů objektivu podívané a je dokončena kvantitativní analýza parametrů mikrostruktury a kontrastní signál objektivu podívané. Tato práce pomáhá návrháři čočky ovládat kontrolu kontrastu prevence a prevenci krátkozrakosti a přesněji kontrolovat prostřednictvím parametrů mikrostruktury. Současně se prostřednictvím analýzy zjistí, že v případě relativně malé ztráty světla ve srovnání se sférickou mikrostrukturou má mikrostruktura sedlového povrchu lepší účinek na snížení kontrastu, což je užitečnější ke snížení vizuální kvality a zpomalení vývoje myopie.
Klíčová slova: rámové brýle, prevence a kontrola krátkozrakosti, mikrostrukturované pole, poměr kontrastu
1. Úvod
Podle zprávy World Vision zveřejněné Světovou zdravotnickou organizací si téměř 2,6 miliardy světových 7 miliard lidí do roku 2020 vyvinulo krátkozrakosti jako funkční oční onemocnění [1]. Odhaduje se, že do roku 2050 se přibližně 5 miliard lidí po celém světě vyvine krátkozrakosti [2]-[3]. V současné době existují hlavně prevence a kontrola krátkozrakosti, jako jsou outdoorové aktivity, léčba drog a optický zásah [4]. Ve srovnání s obtížemi outdoorových aktivit, rizika léčby léčiva a drahou cenou kontaktních čoček rohovkových rohovků, nošení prevence krátkozrakosti a kontrolních rámových brýlí jako optický zásah, který může korigovat krátkopii a inhibovat vývoj myopie současně má charakteristiku bezpečnosti, pohodlí, pohodlí a ekonomiky. U pacientů s krátkozrakostí v této fázi je proto většina pacientů a jejich rodin snadněji přijímána nošení prevence myopie a kontrolních sklenic. V současné době mohou být mikro strukturované čočky používané ke zpoždění prohlubování krátkozrakosti u adolescentů pronikány do čoček založených na principu myopické rozmnožování nebo čoček založených na principu aberací vyššího řádu. Čočka založená na principu myopického rozmnožování postupně oslabuje účinek na prodloužení nošení. Čočka založená na principu aberací vyššího řádu má určitou nepřímo při hodnocení účinku prevence a kontroly krátkozrakosti. Je obtížné přímo kvantifikovat vztah mezi ukazateli aberací vyššího řádu a parametry mikrostruktury čočky s aktuální akumulací dat. Existuje však jen málo prevence a kontrolních brýlí myopie navržených na základě kontrastního principu. Proto je nutné používat různé vzory k plnějšímu snížení kontrastního signálu, který by zasahoval do vývoje krátkozrakosti. Současně je kvantifikována prevence a kontrolní účinek myopie a kontroly brýlí, aby se získala kontrolní signál krátkozrakosti s pacienty krátkozrakosti přesněji a rychleji.
2. princip kontrastu
Během procesu prohlížení objektů se oko vždy snaží zaměřit na sítnici, aby se dosáhlo maximálního kontrastu. Za sítnicí je však ohnisko ústředního bodu dopadajícího světla kolem sítnice normálního oka nebo oku krátkozrakosti, které nosí konvenční brýle krátkozrakosti. Proto, aby se získala maximální kontrast, oči se pokusí sítnice přistupovat k ohniskovému bodu dopadajícího světla, což má za následek zvýšení axiální délky, což vede k postupnému vývoji krátkozrakosti nebo prohloubení myopie. Experimenty o vývoji krátkozrakosti ukázaly, že výskyt a vývoj krátkozrakosti jsou vyvolány signály rozostření sítnice [5]-[9]. Kontrastní signál v bipolárních buňkách dětí je signál růstu očí a redukce kontrastního signálu zpomalí rychlost růstu očí [10]. V současné době čočky založené na principu kontrastu na trhu zvažují hlavně použití netransparentních mikrostruktur k blokování průchodu nějakého světla, aby se snížil kontrast kolem čoček. Tento druh metody je relativně obtížné kvantitativně vyhodnotit vztah mezi prevencí myopie a kontrolním účinkem čoček a parametry mikrostruktury. If the microstructure with alternating positive and negative curvature is added to the spectacle lens, more irregular changes such as convergence or pergence of light through the microstructure will occur, and the imaging cannot be converged within the acceptable imaging signal range of the human eye, so as to reduce the contrast of retinal imaging, so that the eyeball will no longer grow in order to obtain the maximum contrast, and the effect of inhibiting the progression of Lze také dosáhnout krátkozrakosti. Proto tento papír navrhuje objektiv mikrostruktury sedlového povrchu na základě principu kontrastu. Mikroleny se používají k rozptýlení dopadajícího světla, aby se snížily stimulaci dopadajícího světla na periferii sítnice, snížily kontrast sítnice a dosáhly účinku inhibice růstu oka očí.
3. design čoček brýlí
3.1 Rozložení mikrostruktury a stanovení návrhových parametrů
Aby se zajistila stabilita dynamické vizuální kvality a zajistila, aby se počet mikrolezů v žáka žáka příliš nezměnil se změnou polohy objektivu s ohledem uspořádáno [11]. Mikrostrukturní pole je distribuováno mimo centrální prázdnou plochu předního povrchu mateřské čočky a průměr centrální oblasti prázdné plochy je 6 mm. Radiální průměr mikrolesů je vybrán tak, aby byl 1 mm. Za účelem usnadnění diskuse o založení obdélníkového souřadného systému se jako původu považuje optické centrum předního povrchu mateřské čočky. Dva směry podél radiálního směru mateřské čočky jsou osa x a osy y trojrozměrného souřadnicového systému a osa z trojrozměrného souřadného systému je podél optického směru os. K přednímu povrchu mateřské čočky se přidává oblast s průměrem asi 25 mm. Získaný přední pohled na objektiv podívané je znázorněn na obrázku. 1 a na obrázku je znázorněna pravidelná šestihranná mřížka kontrolní oblasti. 1. Aby bylo možné zorné pole maximální mimo osu zcela pokrývat běžnou hexagonální mřížku a vytvořit vybraný průměr žáka lidského oka v rozsahu 2 ~ 3 mm s relativně dobrými osvětlovacími podmínkami, je průměr žáka vybrán jako 2,8 mm a pohledu celého pole je 33 ⁰. Tři zorná pole jsou nastavena na 0 ⁰, 8 ⁰ a 16,5 ⁰ a vlnová délka používaná v systému objektivu je 550 nm.
Obrázek 1. Přední pohled na čočky brýlí.
3.2 Výpočet parametrů mateřské čočky a konstrukce očí modelu krátkozrakosti
Podle požadavků technologie zpracování je průměr čočky d nastaven na 60 mm, tloušťka středu čočky je 1,3 mm a tvar je meniskusová sférická čočka, která se později nazývá mateřská čočka. Index lomu vybrané pryskyřičné čočky je 1,56 a číslo Abbe je 32. Podle stupně krátkozrakosti - 3 d je ohnisková síla předního povrchu mateřské čočky nastavena na 2d a ohniskové síly zadního povrchu je - 5 d. Lze tedy vypočítat poloměr zakřivení přední a zadní povrchy mateřské čočky.
Jako počáteční struktura oka myopického modelu byla použito standardní model LIOU. Mateřská čočka odpovídající korekci myopické ametropie byla vložena před standardní model LIOU. Vzdálenost od vrcholu zadního povrchu čočky k vrcholu předního povrchu rohovky byla 12 mm. Průměr žáka, vlnová délka a zorné pole systému byly nastaveny podle určených parametrů systému. Sklová tloušťka oka standardního modelu liou byla použita jako proměnná k optimalizaci modelového oka odpovídajícího myopické formě.
3.3 Modelování čoček brýlí
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 μm (maximální výška vektoru paraboly je definována jako maximální vzdálenost mezi všemi body na parabole a průsečíkem bodu normální linie vrcholu a přední povrch mateřské čočky) a poté se poloměr zakřivení obou parabolů vypočítává v poloměru zakřivení a radiálu mateřského čočky a radiálu mateřského rozměru. Parametry optické struktury sedlových mikrolesů jsou uvedeny v tabulce 1. Poloha každého mikrolesu může být vypočtena podle parametrů optické struktury a rozložením mikrostrukturního pole a také specifické podmínky, které normální normální mikrolesy ukazují na středisko zakřivení předního povrchu matky. Mikroleny se přidávají k přednímu povrchu mateřské čočky v Zemaxu, aby se dokončilo modelování čočky.
Tabulka 1. Maximální výška vektoru je 2 μm optické strukturální parametry mikrolezů sedlového povrchu
3.4 Zobrazovací simulace
Data oka myopického modelu se přidá do režimu sekvence Zemax a nesekturní komponenta je vložena před oka modelu. Objektiv navržené mikrostruktury je umístěn do nesekční komponenty pro optickou simulaci systému čočky. Schéma botu lidské sítnice a její přední a zadní rozsah 1000μm rozmnožování je znázorněno na obrázku.2. Protože pouze veškeré světlo maximálního zorného pole mimo osu prochází mikroleny ve třech polích z pohledu mikrolenčních brýlí polí, jsou údaje o poloměru difúzního bodu s výše uvedenými pěti maximálními vektorovými výškami v poli v pohledu z pohledu extrahovány a shrnuty v tabulce 2. je vyřešen, jak je znázorněno na obrázku.3.
Tabulka 2. Difúzní poloměr bodů mikrostrukturních sklenic sedlových povrchů pod maximálním zorným polem z osa.
e. H=10μm
Obrázek 2. Schéma zaostření zaostření očního systému čočky odpovídající mikrostruktuře sedlového povrchu.
Obrázek 3. Průměrné hodnoty MTF ve dvou směrech.
4. Diskutujte
Z obrázku je patrné, že světlo přes mikrolenční pole tvoří rozmazané disperzní místo v přijatelném rozsahu zobrazovacího signálu lidského oka a nemůže se sblížit ve rozsahu rozmnožování 1000μm před a po sítnici, takže snižuje kontrast s kontrastu s očící se tím, že se snižuje kontrast rozpuštění. Současně lze prostřednictvím obrázku 3 také pozorovat, že křivka MTF maximálního zorného pole mimo osu rychle klesá, což také ověřuje, že mikrolenové pole sníží kontrast zobrazování sítnice, takže oční bulva již nebude růst, aby se získala maximální kontrast, a dosahuje účinku inhibice růstu oční osy. Analýzou tabulky 2 je vidět, že když je výška vektoru vrcholu sedlového mikrolesu konstantní a maximální výška vektoru se postupně zvyšuje, zvýší se disperzní skvrna v maximálním zorném poli mimo osu a odpovídající kontrast se také sníží.
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, která je stále v oblasti, kterou lidské oko může rozlišit a detekovat [12]. Proto je prostorová frekvence 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 43lp/mm. Průměrná data MTF s maximální výškou vektoru 2,4,6,8 a 10 μm jsou uvedeny v tabulce 3.
Tabulka 3. Průměrná data MTF mikrolezů sedlového povrchu s různými výškami a frekvencemi vektoru.
Pro představující dopad maximální změny výšky vektoru mikrolemenů na kontrast sítnice bylo provedeno vícenásobné nelineární regrese na datech v tabulce 3 pomocí softwaru SPSS. V prostorovém frekvenčním rozsahu 0 ~ 43lp/mm se maximální výška vektoru H a prostorová frekvence f frekvence sedlového povrchu používá jako nezávislé proměnné a průměrná hodnota MTF pod každou hodnotou vektorové výšky se používá jako závislá proměnná pro vytvoření rovnice. Výsledky vícenásobné nelineární regresní analýzy jsou uvedeny v tabulce 4.
Tabulka 4. Výsledky vícenásobné nelineární regresní analýzy.
Na základě údajů v tabulce 4 je stanoven empirický vzorec maximální výšky vektoru a průměrného MTF při určené prostorové frekvenci:
Podle tabulky 4 a vzorec (1) je vidět, že korelační koeficient koeficientu montážní křivky pro skutečná data je 0. 939 a hodnota je větší než 0 9, což naznačuje, že přizpůsobený účinek křivky je lepší. Současně z empirického vzorce (1) je vidět, že když je vybrána, když bude vybrána prostorová frekvence v rozsahu 0} ~ 43lp / mm, maximální vektorová výška mikrolenů sedlového povrchu ovlivní průměrnou hodnotu MTF v této prostorové frekvenci. Když je maximální výška vektoru větší, průměrná hodnota MTF je menší, tj. Kontrast sítnice je nižší. Je vidět, že za maximálního zorného pole mimo osu v tomto frekvenčním rozsahu má maximální výška vektoru nelineární negativní korelaci s průměrnou hodnotou MTF při určité prostorové frekvenci, tj. Podle maximálního pohledu mimo osu podle pohledu maximální vektorové výšky mikrolenů má nelineární negativní korelaci s kontrastem retinálu. Mezi nimi, ve frekvenčním rozsahu 0 ~ 15lp/mm, MTF klesá rychleji a zároveň se MTF pomalu snižuje. Kvantitativní vztah mezi strukturálními parametry sedlových mikrolesů a průměrnou hodnotou MTF poskytuje základ pro lepší návrh brýlí na základě redukce kontrastu, aby se zlepšil účinek prevence a kontroly krátkozrakosti, a může poskytnout nové funkční prevenci a kontrolu produktů pro optometristy.
Pro srovnání zobrazovacích účinků sedlových a sférických mikrostrukturních čoček za relativně blízkých podmínek rychlosti projíždění světla mikrostruktury sedlové mikrostruktury s výškou vektoru 0 9 μm a maximální výškou vektoru a sférickou mikrostrukturou jsou zavedeny v rámci modelování v této kapitole v této kapitole v této kapitole pomocí této kapitoly. Pod maximálním zorným poli off-osy a zadané prostorové frekvence (10lp / mm) jsou porovnány s průměrnou hodnotou MTF mateřského zrcadla. Výsledky analýzy jsou uvedeny v tabulce 5. Je možné zjistit, že při simulaci obou sklenic se světlo nedosáhne obrazové roviny a ztráta světla sférické mikrostrukturní pole je větší; Za druhé, ve srovnání s mateřskou čočkou je průměrný MTF obou sklenic výrazně snížen a průměrný MTF povrchu sedla je nižší než u sférického povrchu. To ukazuje, že v případě relativně malé ztráty světla je povrch sedla lepší než sférický povrch při snižování kontrastu sítnice, což je více napomáhající inhibici růstu osy oka.
Tabulka 5. MTF a rychlost průchodu světla systému čočky.
5. Závěr
Mikrostrukturní pole ve tvaru sedla na základě kontrastního principu používají mikroleny k rozptylu dopadajícího světla, čímž se snižuje stimulaci dopadajícího světla na periferii sítnice a výrazně snižuje kontrast sítnice. Současně je zjištěno, že v maximálním zorném poli mimo osu je zjištěno, že v průměrném rozsahu prostorového frekvenčního rozsahu, který je v průměrné hodnotě prostorového frekvenčního rozsahu, ukazuje, že v průměrném rozsahu se sedlemi a maximální výškou mikroprodukce, výškou mikroproduktů, ukazuje, že je to, že je v průměrném rozsahu mikrostruktury, vykazuje výšku mikrostruktury a nejedná o výšce mikrostruktury, což ukazuje, že je to, že je nesenlická výška mikrolesu a nesenlická, výšku mikrolezů a maximální výšku mtf a nejedná se o výšku mikrostruktury, což ukazuje, že je to určitou frekvenci, a to v určité frekvenci a maximální vektorovou hodnotu. je za tohoto stavu maximální výška vektoru mikroles a zobrazovací kontrast sítnice ukazuje nelineární negativní korelační vztah. Tento kvantitativní vztah poskytuje základ pro návrh přesnější kontroly nad regulací kontrastní regulace prevence a kontrolních brýlí myopie a je možné poskytnout optometristům nové a lepší funkční prevenci a kontrolu myopie. Porovnáním s sférickou mikrostrukturou za podmínky ztráty nízkého světla se zjistí, že mikrostruktura sedlového povrchu je významnější při oslabení kontrastu sítnice, což je užitečnější pro zpomalení vývoje krátkozrakosti.
Reference
[1] Světová vizuální zpráva. Ženeva: Světová zdravotnická organizace. 2 0 20, Licenční smlouva: CC By-NC-SA 3.0 IGO. Proc. SPIE Vol. 13254 132541 p -6
[2] Holden BA, et al. Globální prevalence krátkozrakosti a vysoká krátkozrakost a časové trendy od roku 2000 do roku 2050 [J]. Ophthalmology, 2016, 123 (5): 1036-1042.
[3] Morgan IG, Matsui Ko a viděl Sm. Krátkozrakost [J]. Lancet, 2012, 379 (9827): 1739-1748.
[4] Walline JJ, et al. Intervence pro zpomalení progrese krátkozrakosti u dětí [J]. Cochrane Database Syst Rev, 2011 (12): CD004916.
[5] Feng Jiaojiao, Song Jike, Bi Hongsheng. Výzkum průběhu mechanismu regulace sítnice regulace sítnicové regulace deprivace deprivace [J]. Nedávný pokrok v oftalmologii, 2023, 43 (09): 736-741.
[6] Brown DM, Mazade R, Clarkson-Townsend D, et al. Kandidátské cesty pro sítnici ke sklerální signalizaci v růstu refrakčního oka [J]. Exp Eye Res, 2022, 219: 109071.
[7] Logan NS, Radhakrishnan H, Cruickshank FE, et al. Ubytování IMI a binokulární vidění ve vývoji a progresi myopie [J]. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2021; 62 (5): 4.
[8] Chakraborty R, Ostrin LA, Benavente-Perez A, et al. Optické mechanismy regulující emmetropizaci a refrakční errs: důkaz ze zvířecích modelů [J]. Clin Exp Optom, 2020, 103 (1): 55-67.
[9] Huang J, Hung LF, Smith E L. Účinky foveální ablace na vzorec periferních refrakčních chyb v normálních a tvarově znehodnocených kojeneckých opicích (Macaca Mulatta) [J]. Investigative Ophthalmology & Visual Science, 2011, 52 (9): 6428-6434.
[10] Neitz M, Wagner-Schuman M, Rowlan JS, et al. Vhled z genových haplotypů OpnilLW do příčiny a prevence krátkozrakosti [J]. Geny (Basel), 2022, 13 (6): 942.
[11] Zeng Chunmei, Hou Jialing, Yu Haomo, et al. Objektiv mikrostruktury a jeho návrhová metoda [P]. ZL202311219214.3.
[12] Zhang Yimo Applied Optics [M] Electronic Industry Press, 2015: 579-581.