パーソナライズされた人間の目の高次異常を修正するためのレンズのデザイン

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

Suochow University、Suzhou 215006、China、Suochow UniversityのSuzhou Nano科学技術のOptoelectronic Sc​​ience and Engineering＆Collaborative Innovation Center of Aschool;

江蘇省の高度な光学製造技術のBKEYラボおよび中国教育省の近代光学技術のキーラボ、スコウ大学、蘇州215006、中国;

Csuzhou Mason Optical Co.、Ltd。、Suzhou 215007、中国

対応する著者：chunmei _ zeng@suda.edu.cn

抽象的な

人間の目の高次異常は、視覚的補正では無視できない要因です。高次の異常を修正できるレンズの設計は、人間の目へのマイナスの影響を軽減し、視覚の質を向上させることができます。このホワイトペーパーでは、光学設計ソフトウェアZemaxを使用して、Liou Eyeと測定された目のデータに基づいてパーソナライズされた目モデルを構築します。波面の異常を取り付けると、詳細な最適化プロセスが与えられるため、ターゲットの人間の目と実際の人間の目の波面異常が一貫している傾向があります。構築されたパーソナライズされた目モデルは、実際の人間の目と同じ光学特性を持っています。パーソナライズされた目モデルに基づいて、非球面レンズは高次の異常を修正するように設計されています。補正後、ターゲットアイの高次異常が減少し、波面分裂のPVが52.05％減少し、RMSは59.64％減少します。一方、接線方向と矢状方向のMTFは、それぞれ100サイクル/mmで180％および135％増加しました。

キーワード：高次の異常、補正、パーソナライズされた眼モデル、非球体レンズ

1。はじめに

人間の眼は、屈折能力と人間の眼の光学システム、瞳孔のサイズ、網膜視細胞のサイズ、およびその画像の品質に影響するさまざまな種類の人間の眼異常など、比較的複雑な光学システムです。良い視覚体験を得るために、人々は長年にわたって探検し、勉強してきました。その中で、人間の目の異常の修正は、科学者が努力して努力してきた重要な分野です。不焦点と乱視に代表される低次の異常に加えて、球形異常、com睡の違反、人間の目には一連の不規則な高次異常などの高次異常があります2-5。これらの高次異常は、視力の低下、コントラスト感度の低下、Glare6などの問題を引き起こします6。これが、従来の屈折性の問題を修正した後でも、患者が全体的な視覚的な明確さを依然として欠いている理由です。したがって、人間の目の高次異常は、補正では無視できない要因です。

長い間、人々の視力補正は、主に球形の鏡の使用に焦点を当てて、従来の屈折問題の解体と乱視を修正します。人間の目の高次異常を修正することは、波面異常を正確に測定する技術でブレークスルーがなされた1990年代まで不可能でした。 2008年、アメリカの会社であるOphthonixは、Izonフレームメガネ7の研究開発に資金を提供しました。これは、秩序の人間の目の波面異常を測定することにより視力を改善し、その後、修正されたジオプターを最適化された球体柱ミラーに適合させました。この方法は波面異常技術を導入しますが、視力自体に対する高次の異常の影響を考慮していません。 2012年、Li Rui et al8。非球面表面を使用して、人間の目の高次異常を修正できる眼鏡を設計しました。この研究は、非球面のレンズ補正が、乱視と球状の異常を伴う目に最も効果的であることを示しました。ただし、com睡状態とクローバーの異常が大きい場合、非球体レンズの補正効果は明ら​​かではありません。

この論文では、Liouモデルの眼に基づいて、目の測定された前部と後部の角膜表面、眼の各部分の軸方向の間隔、および人間の波面異常データを組み合わせて、パーソナライズされた眼モデルが確立されます。で

さらに、以前の文献では報告されていない人間の波面削除データを適合させるための詳細な手順が示されています。次に、このパーソナライズされた目のモデルに基づいて、非球面のメガネが最適化され、人間の目に対する高次異常の悪影響を減らし、視覚的な品質を向上させます。上記のすべての内容は、光学設計ソフトウェアZemaxによってシミュレートされます。

2.目モデルの確立

2.1基本的な目モデルの確立

パーソナライズされた眼モデルを確立する前に、最初に基本的な目モデルを確立する必要があります。基本的な目モデルは、最初の構造パラメーターが選択されているLiou Eye Model9です。これは、人間の眼の光学構造と生理学的構造に非常に似ています。研究では、ガルストランドレンズのグランドアイモデルの結晶レンズの曲率半径の変化は、ヒト結晶レンズの調整と一致しているため、レンズの前面に薄いレンズを加えることができることが研究で示されています。結晶レンズの前面および後表面の曲率半径と四方性係数は、Liou Eyeモデルから選択されています。 Gullstrand-Le Grand Eyeモデルの屈折率の指数値が選択されています。基本的な目モデルの特定のパラメーターを表1に示し、図1は基本的な目モデルの概略図です。

表1基本的な目のモデルパラメーター

図1基本的な目モデルの構造

Allegro oculyzerの前部セグメントアナライザーを使用して、実際の人間の眼の角膜地形マップを測定し、角膜の厚さは0。機器の外観を図2に示します。

図2 Allegro oculyzer前部セグメントアナライザー

図3に示すように、眼の屈折表面間の軸方向の長さは、スーアー眼球生体認証SW -9000によって測定されます。測定された結果には、角膜の厚さ、前房の深さ、結晶レンズの厚さ、および硝子体の深さが含まれます。表2に示すように、データの平均は5回取得されます。

図3 SUOER Ophthalmic光学バイオメトリクスSW -9000

表2目の屈折表面間の軸の長さ

どこr レンズの長さの単位のラジアル光線座標、N シーケンス内のZernike係数は、A_i ITH Zernike Edge多項式の係数、ρ 正規化されたラジアル光線座標、φ 角度で表される光線座標です。

ゼニックフリンジ係数aを設定します_i Zernike Fringe SAG表面では、乱視と高次の異常を共有する最適化の変数として。最適化のスムーズな進行を確保するために、最初に低次の異常を適合させ、次に高次の異常を適合させる最適化戦略を採用しました。最初に、低次の収差（C 3- C5）が眼モデルに取り付けられ、次に異常（C7、C8）、Clover（C6、C9）のフィッティング、C14のフィッティング（C14）乱視（C11、C13）。この時点で、球面異常（C12）、そして最後に球形異常の適合（C12）にいくつかの初期量が与えられます。検出されたウェーブフロント異常データ（注文2-

4）rmsは0。80 31で、フィッティング結果は0.8089です。したがって、最終的な最適化結果はターゲット値にほぼ収束し、完全なパーソナライズされた目モデルが効果的に確立されます。

表3波面異常と適合する必要がある物理的な重要性

表4最適化された樹脂レンズパラメーター

3.2結果と分析

初期のヒト波収差pv =7。3457、rms =1。6661。修正後、pv =3。5225、rms =0。6725、前者は52.05％減少し、後者は59.64％減少し、大幅に改善されます。表5は、補正後のシステムのZernike係数を示しています。補正前と比較して、すべてのゼルニケ異常が減少し、接線および矢状MFTがそれぞれ100サイクル/mmで180％および135％増加したことがわかります。図4は、最適化の前後のMTFの比較を示しています。設計された非球面レンズは、人間の目の高次異常を効果的に減らし、視覚的な品質を向上させることができることが証明されています。

表5最適化の結果

図4最適化前後のMTFの比較

4. conclusion

このホワイトペーパーでは、光学設計ソフトウェアZemaxを使用して、Liou Eyeと測定データに基づいてパーソナライズされた目モデルを構築します。さらに、波面異常をフィッティングすると、詳細な最適化プロセスが与えられます。これにより、シミュレーション結果は、人間の目の実際の波面範囲と一致します。得られたパーソナライズされた目モデルを使用することにより、非球面レンズが最適化され、人間の目の高次異常を修正できるレンズが設計されています。設計結果は、人間の目の高次異常を減らし、人間の目の視覚的品質を改善するのに役立つことが証明されており、人間の目の高次異常を修正するための特定の参照値を持っています。この論文の欠陥は、設計中の人間の目の動きによって引き起こされるエラーを考慮しておらず、処理の実現可能性の分析もないということです。将来の仕事で議論を続けることを願っています。

参照

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