Jialing Houa,b、Chunmei Zeng*a,b、haomo yuc aSoochow University、Suzhou 215006、中国の光電子科学および工学部;b江蘇省の高度な光学製造技術の主要研究室および中国教育省の近代光学技術の主要研究室、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
近視予防と近視予防および制御フレームメガネの制御効果とメガネの微細構造パラメーターとの関係をより直感的に判断するために、このホワイトペーパーでは、コントラストの原理に基づいてサドル表面微細構造アレイメガネを設計し、MTF値とマイクロ構造パラメーターを定量的モデルを確立するための関係を使用します。設計の結果は、人間の眼の許容可能なイメージング信号範囲内で、サドル表面微細構造アレイレンズが微細構造を通過する光を収束と画像に通すことで、網膜のイメージングコントラストを大幅に減らすことができることを示しています。 {{{0}}}} 〜43lp/mmの範囲の特定の空間周波数が選択されている場合、マイクロレンズの最大ベクトル高さは0〜10μmの範囲であり、マイクロレンズの最大ベクトル高さと最大軸外視野下のMTF値は、非線形の否定的な相関を示しています。したがって、スペクタクルレンズのマイクロレンズの最大ベクトル高さとMTF値の経験的式が確立され、スペクタクルレンズの微細構造パラメーターとコントラスト信号の定量分析が完了します。この作業は、レンズ設計者が近視予防のコントラスト制御を制御し、微細構造パラメーターを介してより正確に制御するのに役立ちます。同時に、分析を通じて、球状の微細構造と比較して、比較的小さな光損失の場合には、サドル表面の微細構造がコントラストの低減により良い効果があることがわかります。
キーワード：フレームメガネ、近視予防と制御、微細構造アレイ、コントラスト比
1。はじめに
世界保健機関が発表した世界ビジョンレポートによると、2020年までに世界の70億人近くの70億人が近視を機能的な眼疾患として発症しています[1]。 2050年までに、世界中の約50億人が近視を発症すると推定されています[2] - [3]。現在、主に屋外活動、薬物治療、光学的介入などの近視予防と制御測定があります[4]。屋外活動の難しさ、薬物治療のリスク、および角膜コンタクトレンズの高価な価格と比較して、近視予防およびコントロールフレームグラスは、近視を修正し、同時に近視の発生を阻害する光学的介入として装着します。したがって、この段階の近視患者の場合、近視予防とコントロールフレームのメガネを着用することは、ほとんどの患者とその家族によってより簡単に受け入れられます。現在、青年の近視の深化を遅らせるために使用されるマイクロ構造化レンズは、近視の脱焦点の原理または高次異常の原理に基づいてレンズに基づいてレンズに留まっています。高次異常の原理に基づくレンズは、近視予防と制御の効果を評価する際に一定の間接性を持っています。現在のデータ蓄積とレンズの微細構造パラメーターと、高次異常の指標との関係を直接定量化することは困難です。ただし、コントラストの原則に基づいて設計された近視予防および制御メガネはほとんどありません。したがって、異なる設計を使用して、造影信号をより完全に減らして近視の発生に介入する必要があります。同時に、近視患者とより正確かつ迅速に一致する近視制御信号を得るために、メガネの近視予防と制御効果が定量化されます。
2。コントラストの原則
オブジェクトを表示する過程で、目は常に最大のコントラストを達成するために網膜に集中しようとします。ただし、通常の目の網膜または従来の近視眼鏡をかぶっている近視目の周りの入射光の焦点は、網膜の後ろにあります。したがって、最大のコントラストを得るために、目は網膜に入射光の焦点に近づかせようとし、軸方向の長さの増加をもたらし、近視の漸進的な発達または近視の深化につながります。近視の発生に関する実験は、近視の発生と発達が網膜ぼやけシグナル[5] - [9]によって引き起こされることを示しています。小児の双極細胞のコントラストシグナルは眼の成長のシグナルであり、コントラストシグナルの減少は眼の成長速度を遅くします[10]。現在、市場のコントラスト原理に基づくレンズは、主に、レンズの周りのコントラストを減らすために、何らかの光の通過をブロックするために非透明な微細構造を使用することを検討しています。この種の方法は、レンズの近視予防と制御効果と微細構造パラメーターの関係を定量的に評価することが比較的困難です。陽性および負の曲率を交互に伴う微細構造がスペクタクルレンズに追加されると、微細構造を介した光の収束や発光のパージェンスなどのより不規則な変化が発生し、イメージングが人間の眼の許容可能なイメージングシグナル範囲内に収束できない場合、レジタルイメージングのコントラストを減らすために、眼球はムーベスを摂取するために最大のコントラストを獲得するために、眼球を摂取することができなくなります。達成されます。したがって、このペーパーでは、コントラストの原理に基づいてサドル表面微細構造アレイレンズを設計します。マイクロレンズは、網膜の周辺への入射光の刺激を減らし、網膜のコントラストを減らし、眼軸の成長を阻害する効果を達成するために、入射光を散乱させるために使用されます。
3.眼鏡レンズデザイン
3.1微細構造のレイアウトと設計パラメーターの決定
動的な視覚品質の安定性を確保し、瞳孔の微小レンズの数がスペクタクルレンズの位置の変化によって大きく変化しないようにするために、このホワイトペーパーでは、微細構造のアレイモード、つまり、微細構造領域が通常の六角形の断片的なスプライシングに近づき、次に微細構造アレイのサークルの微細構造アレイを微細構造化した微細なアレイを塗りつぶします。配置[11]。微細構造アレイは、母レンズの前面の中央の空白の領域の外側に分布し、中央の空白領域の直径は6mmです。長方形の座標系の確立の議論を促進するために、マザーレンズの前面の光学中心が起源とみなされます。マザーレンズの放射状方向に沿った2つの方向は、3次元座標系のx軸とy軸であり、3次元座標系のz軸は光軸方向に沿っています。直径約25 mmのコントロールエリアは、母レンズの前面に追加されます。スペクタクルレンズの得られたフロントビューを図に示します。 1、および制御エリアの通常の六角形のグリッドを図に示します。 1.最大軸外の視野を通常の六角形のグリッドを完全にカバーし、比較的良好な照明条件で2〜3mmの範囲で人間の目の選択された瞳孔直径を作成するために、近視モデルの瞳孔直径は2.8mmとして選択され、視野全体は33℃です。視野の3つのフィールドは、それぞれ0、8°、および16.5°に設定されており、レンズアイシステムで使用される波長は550 nmです。
図1。眼鏡レンズのフロントビュー。
3.2マザーレンズパラメーターの計算と近視モデルの目の構築
加工技術の要件によれば、レンズ直径Dは60 mmに設定され、レンズの中心厚は1.3 mm、形状はメニスカス球状レンズであり、後に母レンズと呼ばれます。選択された樹脂レンズの屈折率は1.56で、アッベ数は32です。近視の程度- 3 dによると、母レンズの前面の焦点は2Dに設定され、逆面の焦点パワーは- 5 dです。したがって、母レンズの前面と後部表面の曲率半径を計算できます。
Liou標準モデルの眼は、近視モデルの眼の初期構造として使用されました。近視amトロピアの補正に対応する母レンズは、Liou標準モデルの眼の前に挿入されました。レンズの後面の頂点から角膜の前面の頂点までの距離は12 mmでした。システムの瞳孔直径、波長、視野は、決定されたシステムパラメーターに従って設定されました。 Liou標準モデルの眼の硝子体の厚さは、近視型に対応するモデルの目を最適化するために変数として使用されました。
3.3眼鏡レンズのモデリング
サドル表面の光学構造パラメーターを計算するために、下向きの開口部を備えた放物線の頂点ベクトルの高さは1μmに設定されています（放物線の頂点ベクトルの高さは、頂点と頂点の正常ラインの交差点と母レンズの正面表面の距離として定義され、マザーレンズの前面の距離として、およびパラボラの最大ベクトルの高さは、dispointにあります。それぞれ（放物線の最大ベクトル高さは、放物線のすべてのポイントと頂点法線線の交差点と母レンズの前面の交差点間の最大距離として定義され、次に2つの放物線の曲率半径と、母レンズの前面の曲率半径とマイクロ径の半径の曲率半径を組み合わせることによって計算されます。サドルマイクロレンの光学構造パラメーターを表1に示します。各マイクロレンの位置は、光学構造パラメーターと微細構造アレイのレイアウトに従って計算できます。マイクロレンズは、レンズのモデリングを完了するために、ゼマックスのマザーレンズの前面に追加されます。
表1。最大ベクトルの高さは、サドル表面マイクロレンズの2μm光学構造パラメーターです
3.4イメージングシミュレーション
近視モデルの眼のデータはZemaxシーケンスモードに追加され、非シーケンス成分がモデルアイの前に挿入されます。設計された微細構造アレイレンズは、レンズアイシステムの光学シミュレーションのために非シーケンス成分に配置されます。ヒト網膜のスポット図とその前後の1000μmの焦点範囲を図に示します。軸外の最大視野のすべての光のみがマイクロレンズアレイメガネの3つの視野のマイクロレンズを通過するため、視野内の上記の5つの最大ベクトル高さを備えた拡散スポットの半径のデータが表2に抽出され、最大のマイクロトラクチャーレンズレンズレンズレンズレンズレンズレンズの平均値のマイクロテンフの平均値のマイクロアウトレンズレンズレンズレンズレンズの平均値の値が同時に抽出されます。図に示すように、3。
表2。最大軸外視野下のサドル表面微細構造ガラスの拡散スポット半径。
e. H=10μm
図2。サドル表面の微細構造に対応するレンズアイシステムのフォーカス列図。
図3。2つの方向の平均MTF値。
4。議論します
図から見ることができます。2マイクロレンズアレイを通る光は、人間の眼の許容可能なイメージング信号範囲にぼやけた分散スポットを形成し、網膜の前後に1000μmの焦点範囲に収束できないため、微量構造を通る光は、人間の目を調整したり、障害のあるシグナルの形式を刺激したりすることはありません。同時に、図3を通じて、軸外の最大視野フィールドのMTF曲線が急速に減少することも観察できます。これにより、マイクロレンズアレイが網膜イメージングのコントラストを減らし、最大のコントラストを得るために眼球が成長しなくなり、眼軸の成長を阻害する効果を達成することも確認できます。表2を分析することにより、サドルマイクロレンズの頂点ベクトルの高さが一定であり、最大ベクトルの高さが徐々に増加すると、最大軸外視野の分散スポットが増加し、対応するコントラストも減少することがわかります。
また、図から観察することもできます。3軸外視野の最大視野では、空間周波数が0 〜43lp/mmの範囲にある場合、サドルマイクロレンズの最大ベクトル高さが徐々に増加し、レンズアイシステムの平均MTFが徐々に減少し、この空間周波数範囲の平均MTFは徐々に減少します。 0。0 5、これはまだ人間の目が区別して検出できる領域にあります[12]。したがって、空間周波数は1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40、43lp/mmです。最大ベクトル高さ2,4,6,8および10μmの平均MTFデータを表3に示します。
表3。異なるベクトル高さと周波数を持つサドル表面微細更新の平均MTFデータ。
網膜コントラストに対するマイクロレンズの最大ベクトル高さの変動の影響を表すために、SPSSソフトウェアを使用して表3のデータで複数の非線形回帰を実行しました。 0 〜43lp/mmの空間周波数範囲では、サドル表面マイクロレンの最大ベクトル高さhと空間周波数fが独立変数として使用され、各ベクトルの高さ値の平均MTF値が従属変数として式を確立するために使用されます。複数の非線形回帰分析の結果を表4に示します。
表4。複数の非線形回帰分析の結果。
表4のデータに基づいて、サドルマイクロレンズの最大ベクトル高さと指定された空間周波数での平均MTFの経験的式が確立されます。
表4および式（1）によれば、実際のデータのフィッティング曲線の相関係数は0。939であり、値は0。同時に、経験式（1）から、0 〜43lp / mmの範囲の空間周波数が選択されている場合、サドル表面マイクロレンの最大ベクトル高さがこの空間周波数の平均MTF値に影響することがわかります。最大ベクトルの高さが大きい場合、平均MTF値は小さくなります。つまり、網膜コントラストは低くなります。この周波数範囲の最大軸外視野では、最大ベクトルの高さは、特定の空間周波数で平均MTF値と非線形の負の相関があり、つまり、マイクロレンズの最大ベクトル高さは、網膜造影と非線形陰性相関があることがわかります。その中で、0 〜15lp/mmの周波数範囲では、MTFがより速く減少し、同時にMTFはゆっくりと減少します。サドルマイクロレンズの構造パラメーターと平均MTF値の間の定量的関係は、近視予防と制御の効果を改善するためのコントラストの削減に基づいてグラスのより良い設計の基礎を提供し、検眼医に新しい機能的近視予防と制御製品を提供する可能性があります。
比較的近い光の通過速度条件下でのサドルおよび球形の微細構造アレイレンズのイメージング効果を比較するために、0の頂点ベクトル高さを備えたサドル微細構造アレイレンズ。最大軸外の視野と指定された空間周波数（10lp / mm）では、マザーミラーの平均MTF値と比較されます。分析結果を表5に示します。2つのメガネのシミュレーションでは、光がすべて画像平面に到達するわけではなく、球状微細構造アレイメガネの光損失が大きいことがわかります。第二に、マザーレンズと比較して、2枚のメガネの平均MTFが大幅に減少し、サドル表面の平均MTFは球面の表面のMTFよりも低くなっています。これは、比較的小さい光損失の場合、サドル表面は網膜のコントラストを減らす際に球面の表面よりも優れていることを示しています。
表5。レンズアイシステムのMTFおよび光の通過率。
5。結論
コントラストの原理に基づくサドル型の微細構造アレイメガネは、マイクロレンを使用して入射光を散らし、それにより網膜の周辺への入射光の刺激を減らし、網膜のコントラストを大幅に減らします。同時に、サドル表面の微細構造パラメーターとコントラスト信号との関係を定量化することにより、最大軸外の視野では、特定の周波数が0 〜43lp/mmの空間周波数範囲が選択されている場合、マイクロレンズの最大ベクトルのneast neast hease as a a a bater-systemのマイクロレンズのマイクロレンズの値を定量化すると、Mirl-systemがnage systemのnage neas neas neas neas neas neas neas neas neas neas neas neas neas neas neas balueが発見されました。この状態、マイクロレンズの最大ベクトル高さ、および網膜のイメージングコントラストは、非線形の負の相関関係を示しています。この定量的関係は、近視予防および制御メガネのコントラスト調節のより正確な制御の設計の基礎を提供し、検眼士に新しく機能的な近視予防および制御製品を提供することが可能です。低光損失の条件下での球状の微細構造と比較することにより、サドル表面の微細構造が網膜コントラストを弱めるのにより重要であることがわかります。
参照
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