Jialing Houa,b, Chunmei zeng*a,b, Haomo Yuc aŠola za optoelektronsko znanost in inženiring, Univerza Soochow, Suzhou 215006, Kitajska;bKljučni laboratorij naprednih tehnologij optične proizvodnje province Jiangsu in ključni laboratorij sodobnega optičnega tehnologije Kitajske izobraževalne ministrstva, univerza Soochow, Suzhou 215006, Kitajska;
cSuzhou Mason Optical Co., Ltd., Suzhou 215007, Kitajska * Ustrezni avtor: Chunmei _} zeng@suda.edu.cn
Izvleček
Da bi bolj intuitivno presodili razmerje med učinkom preprečevanja miopije in nadzornim učinkom kozarcev za preprečevanje miopije in kontrolnimi okvirji in mikrostrukturnimi parametri očal, ta papir oblikuje kozarce za mikrostrukturo na površini sedla, ki temelji na načelu kontrasta, in uporablja razmerje med vrednostjo MTF in parametrom mikrostrukture, da vzpostavijo kvantitativni model. Rezultati oblikovanja kažejo, da lahko v sprejemljivem signalnem signalu človeškega očesa leča sedla površinske mikrostrukture naredi svetlobo skozi mikrostrukturo, ki se ne more konvergirati in podobe, kar močno zmanjša kontrast slikanja mrežnice. Kadar je izbrana določena prostorska frekvenca v območju {0}}}}} ~ 43lp/mm, je največja višina vektorja mikrolenov v območju 0 ~ 10 μm, največja višina vektorja mikrolenov in vrednost MTF v polju z največjim osi. Zato je vzpostavljena empirična formula največje višine vektorja in MTF vrednosti mikrolenov spektakla, kvantitativna analiza mikrostrukturnih parametrov in kontrastni signal spektakla. To delo pomaga oblikovalcu leč, da s pomočjo mikrostrukturnih parametrov nadzoruje kontrastni nadzor nad preprečevanjem miopije in natančneje nadzoruje. Hkrati z analizo ugotovimo, da v primeru sorazmerno majhne izgube svetlobe v primerjavi s sferično mikrostrukturo mikrostruktura sedla bolj vpliva na zmanjšanje kontrasta, kar je bolj koristno za zmanjšanje vizualne kakovosti in upočasnitev razvoja miopije.
Ključne besede: očala okvirja, preprečevanje in nadzor miopije, mikrostrukturirani niz, razmerje kontrasta
1. uvod
Po poročilu World Vision, ki ga je objavila Svetovna zdravstvena organizacija, je skoraj 2,6 milijarde svetovnih 7 milijard ljudi do leta 2020 razvilo miopijo kot funkcionalno očesno bolezen [1]. Ocenjujejo, da bo do leta 2050 približno 5 milijard ljudi po vsem svetu razvilo miopijo [2]-[3]. Trenutno obstajajo predvsem ukrepi za preprečevanje miopije in nadzor, kot so aktivnosti na prostem, zdravljenje z zdravili in optični poseg [4]. V primerjavi s težavami na prostem, tveganje za zdravljenje drog in drago ceno kontaktnih leč roženice, ki nosijo kozarce za preprečevanje miopije in kontrolne okvirje, kot optični poseg, ki lahko popravlja miopijo in zavira razvoj miopije hkrati, ima značilnosti varnosti, udobja, udobja in gospodarstva. Zato za bolnike z miopijo v tej fazi nošenje miopijskih kozarcev in kontrolnih okvirjev lažje sprejme večina bolnikov in njihovih družin. Trenutno lahko mikro strukturirane leče, ki se uporabljajo za odmikanje poglobitve miopije pri mladostnikih, lahko povišamo v leče, ki temeljijo na načelu miopskega defkusa ali leč, ki temeljijo na načelu aberacij višjega reda. Leča, ki temelji na načelu miopskega debeliranja, bo postopoma oslabila učinek prilagoditve s podaljšanjem časa. Objektiv, ki temelji na načelu aberacij višjega reda, ima določeno posrednost pri ocenjevanju učinka preprečevanja in nadzora miopije. Težko je neposredno določiti razmerje med kazalniki aberacij višjega reda in mikrostrukturnimi parametri leče s trenutnim kopičenjem podatkov. Vendar pa je malo kozarcev za preprečevanje miopije in nadzora, zasnovanih na podlagi načela kontrasta. Zato je treba uporabiti različne zasnove, da se bolj v celoti zmanjša kontrastni signal za poseg v razvoj miopije. Hkrati se učinek preprečevanja in nadzora kozarcev za miopijo količinsko opredeli, da se natančneje in hitro pridobi signal za krmiljenje miopije, ki se ujema z bolniki z miopijo.
2. Načelo kontrasta
Med ogledom predmetov se oko vedno poskuša osredotočiti na mrežnico, da bi dosegli največji kontrast. Vendar je žariščna točka incidenta okoli mrežnice običajnega očesa ali miopijskega očesa, ki nosi običajna očala za miopijo, za mrežnico. Zato bodo oči, da bi dosegli največji kontrast, mrežnice poskušale približati žariščni točki vpadne svetlobe, kar ima za posledico povečanje osne dolžine, kar vodi v postopni razvoj miopije ali poglabljanje miopije. Poskusi o razvoju miopije so pokazali, da pojav in razvoj miopije sprožijo signali mrežnice za zameglitev mrežnice [5]-[9]. Kontrastni signal v otroških bipolarnih celicah je signal rasti oči, zmanjšanje kontrastnega signala pa bo upočasnilo hitrost rasti oči [10]. Trenutno leče, ki temeljijo na načelu kontrasta na trgu, razmislijo predvsem o uporabi nepreglednih mikrostruktur za blokiranje prehoda neke svetlobe, da bi zmanjšali kontrast okoli leč. Tovrstno metodo je razmeroma težko količinsko oceniti razmerje med učinkom preprečevanja miopije in nadzorom leč in mikrostrukturnimi parametri. Če se mikrostruktura z izmenično pozitivno in negativno ukrivljenostjo doda v spektakularno lečo, se bo pojavilo več nepravilnih sprememb, kot sta konvergenca ali pretiranost svetlobe skozi mikrostrukturo, in slikanja ni mogoče konvergirati v sprejemljivem območju slikanja človeškega očesa, tako da se lahko zmanjša kontrast, da bo kontrast, da bi se bo pomeril, da bi se boralno povečalo, da bi se boranja, da bi dosegla, da bi se boranja, da bi se boranja, da bi se boranja, da bi se boranja, da bi se boranja, da bi se boranja, da bi se boranja, da bi se boranja, da bi se boranja, da bi se boranja, da bi se boranja, da bi se boranja, da bi se boralno povečalo, da bi se bokači, da bo št. dosežen. Zato ta prispevek oblikuje sedlo površinsko mikrostrukturno lečo, ki temelji na načelu kontrasta. Mikroleni se uporabljajo za razprševanje vpadne svetlobe, tako da zmanjšajo stimulacijo vpadne svetlobe na obodu mrežnice, zmanjšajo kontrast mrežnice in dosežejo učinek zaviranja rasti očesne osi.
3. Oblikovanje leč
3.1 Postavitev mikrostrukture in določanje načrtovalnih parametrov
Da bi zagotovili stabilnost dinamične vizualne kakovosti in zagotovili, da se število mikrolesov v učencu ne bo močno spremenilo s spremembo položaja spektakla, ta papir izbere način matričnega tesnega razporeditve mikrostrukture, torej je, da je območje mikrostrukture napravljeno z tesno prileganje rednim cirkom, ki se mikrostruktura napolni z mikroleni, ki se mikrolezije napolnijo z mikrolenom mikrolesa, ki se mikrolezije napolnijo z mikrolenom mikrolesa, ki se mikrolezije napolnijo z mikrolenom mikrolens, napolnjene z mikrolenom mikrolens, ki jih mikrolezije napolnijo mikrolens. Mikrostruktura je razporejena zunaj osrednje praznega območja sprednje površine matične leče, premer osrednjega praznega območja pa je 6 mm. Radialni premer mikrolenov je izbran za 1 mm. Da bi olajšali razpravo o vzpostavitvi pravokotnega koordinatnega sistema, se kot izvor jemlje optično središče sprednje površine matične leče. Dve smeri vzdolž radialne smeri matične leče sta osi X in Y-osi tridimenzionalnega koordinatnega sistema, os z tridimenzionalnega koordinatnega sistema pa Z vzdolž smeri optične osi. Na sprednjo površino matične leče se doda krmilna površina s premerom približno 25 mm. Na sliki je prikazan pridobljen pogled spredaj na spektaku. 1 in na sliki je prikazana običajna šesterokotna mreža regulacijskega območja. 1. Da bi bilo najvišje vidno polje zunaj osi v celoti pokrito redno šesterokotno mrežo in izbran premer zenice človeškega očesa v območju 2 ~ 3 mm z razmeroma dobrimi pogoji osvetlitve, je premer miopskega modela izbran kot 2,8 mm, celotno vidno polje pa 33 ⁰. Tri vidna polja so nastavljena na 0 ⁰, 8 ⁰ in 16,5 ⁰, valovna dolžina, ki se uporablja v sistemu objektiva-oči, pa je 550 nm.
Slika 1. Pogled spredaj leč očal.
3.2 Izračun parametrov matične leče in konstrukcija modelnih oči miopije
Glede na zahteve tehnologije obdelave je premer leče D nastavljen na 60 mm, debelina sredine leče je 1,3 mm, oblika pa je meniskusni sferični leča, ki se pozneje imenuje matična leča. Indeks refrakcije izbrane smole je 1,56, številka ABBE pa 32. Glede na stopnjo miopije - 3 d je žariščna moč sprednje površine matične leče nastavljena na 2D, žariščna moč zadnje površine pa je - 5 d. Tako je mogoče izračunati polmer ukrivljenosti sprednje in zadnje površine matične leče.
Očes standardnega modela Liou je bil uporabljen kot začetna struktura očesa miopskega modela. Materinski objektiv, ki ustreza korekciji miopske ametropije, je bila vstavljena pred standardno model LIOU. Razdalja od vrha zadnje površine leče do vrha sprednje površine roženice je bila 12 mm. Premer zenice, valovna dolžina in vidno polje sistema so bili nastavljeni v skladu z določenimi parametri sistema. Za optimizacijo modela oko, ki ustreza miopski obliki, je bila uporabljena steklovita debelina standardnega modela LIOU.
3.3 Modeliranje leč očal
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, 10μm respectively ( the maximum vector height of the parabola is defined as the maximum distance between all points on the parabola and the intersection point of the vertex normal line and the front surface of the mother lens ), and then the curvature radius of the two parabolas is calculated by combining the curvature radius of the front surface of the mother lens and the radial diameter of the microlens. Parametri optične strukture mikrolenov sedla so prikazani v tabeli 1. Položaj vsakega mikrolena je mogoče izračunati v skladu s parametri optične strukture in postavitvijo mikrostrukturne matrike, pa tudi specifične pogoje, da vrhova normalna norma na sredini mikrolenov na ukrivljenem središču sprednje površine matične leče. Mikroleni se dodajo na sprednjo površino matične leče v Zemaxu, da se dokonča modeliranje leče.
Tabela 1. Najvišja višina vektorja je 2 μm optični strukturni parametri mikrolenov površine sedla
3.4 Simulacija slikanja
Podatki očesa miopičnega modela se dodajo v način zaporedja Zemax, komponenta ne zaporedja pa je vstavljena pred model. Oblikovana leča mikrostrukturne matrike je nameščena v komponento, ki ni zaporedna, za optično simulacijo sistema objektiva-oči. Točka diagram človeške mrežnice in njegovega sprednjega in zadnjega 1000 μm območja defokusa je prikazan na sliki.2. Ker se skozi mikrolena v treh poljih mikrolenskih matričnih kozarcev prehaja samo vsa svetloba največjega osi, se podatki polmera razpršenega mesta z zgornjimi petimi največjimi višinami vektorja v vidnem polju izvlečejo in povzamejo v tabeli 2. Povprečna vrednost mikrostrukture in materine, ki jih je mogoče, je povprečna vrednost MTF v mikrostrukturi in materine, ki jih je mogoče, povprečna vrednost MTF v mikrostrukturi in materine, ki jih je treba, in povprečna vrednost MTF v mikrostrukturi, ki so v mikrostrukturi, ki je v istem času. razvrščeno, kot je prikazano na sliki.3.
Tabela 2. Razpršilni polmer točk iz sedla površinskih mikrostrukturnih kozarcev pod največjim vidnim poljem zunaj osi.
e. H=10μm
Slika 2. Diagram stolpca OFF FOCK OCENSKEGA OČAKE OČE, ki ustreza mikrostrukturi površine sedla.
Slika 3. Povprečne vrednosti MTF v dveh smereh.
4. Pogovori
It can be seen from Figure.2 that the light through the microlens array forms a blurry dispersion spot in the acceptable imaging signal range of the human eye, and cannot converge in the defocus range of 1000μm before and after the retina, so that the light through the microstructure does not stimulate the human eye adjustment or adaptive function in the form of defocus signal, thereby reducing the contrast of retinal imaging. Hkrati je mogoče opaziti tudi na sliki 3, da se krivulja MTF največjega osi vidnega polja hitro zmanjšuje, kar prav tako preveri, ali bo mikrolenski niz zmanjšal kontrast slikanja mrežnice, tako da ne bo več rasel, da bi dosegla največji kontrast in dosegla učinek zaviranja rasti očesne osi. Z analizo tabele 2 je razvidno, da ko je višina vektorja vektorja sedla mikrolena konstantna in se največja višina vektorja postopoma poveča, se bo disperzijska točka v vidnem vidnem polju največje osi povečala in tudi ustrezen kontrast se bo zmanjšala.
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, ki je še vedno na območju, ki ga človeško oko lahko loči in zazna [12]. Zato je prostorska frekvenca 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 20, 25, 30, 43, 43lp/mm v območju prostorskega frekvence v košnji v prostorskem frekvenci. Povprečni podatki MTF z največjo višino vektorja 2,4,6,8 in 10 μm so navedeni v tabeli 3.
Tabela 3. Povprečni MTF podatki o mikrolenih površinskih sedla z različnimi vektorskimi višinami in frekvencami.
Da bi predstavljali vpliv največje variacije vektorja višine mikrolenov na kontrast mrežnice, smo na podatkih v tabeli 3 izvedli več nelinearnih regresij s pomočjo programske opreme SPSS. V prostorskem frekvenčnem območju 0 ~ 43lp/mm se največja vektorska višina H in prostorska frekvenca F mikrolenov sedla uporabljata kot neodvisne spremenljivke, povprečna vrednost MTF pod vsako vrednostjo višine vektorja pa se uporablja kot odvisna spremenljivka za določitev enačbe. Rezultati več nelinearne regresijske analize so prikazani v tabeli 4.
Tabela 4. Rezultati več nelinearne regresijske analize.
Na podlagi podatkov v tabeli 4 se vzpostavi empirična formula največje višine vektorja sedla in povprečnega MTF pri določeni prostorski frekvenci:
V skladu s tabelo 4 in formulo (1) je razvidno, da je koeficient korelacije krivulje za dejanske podatke 0. 939, vrednost pa je večja od 0. Hkrati iz empirične formule (1) je razvidno, da ko izberete prostorsko frekvenco v območju 0 ~ 43lp / mm, bo največja vektorska višina mikrolenov sedla vplivala na povprečno vrednost MTF pri tej prostorski frekvenci. Kadar je največja višina vektorja večja, je povprečna vrednost MTF manjša, to je, da je kontrast mrežnice nižji. Vidimo, da ima v tem frekvenčnem območju največje vidno polje zunaj osi največja višina vektorja nelinearno negativno korelacijo s povprečno vrednostjo MTF pri določeni prostorski frekvenci, to je v vidnem polju največje osi, največja višina vektorja mikrolenov z nelinearno negativno korelacijo s kontrastom. Med njimi se v frekvenčnem območju 0 ~ 15lp/mm MTF zmanjšuje hitreje in hkrati se MTF počasi zmanjšuje. Kvantitativno razmerje med strukturnimi parametri mikrolenov sedla in povprečno vrednostjo MTF zagotavlja osnovo za boljše oblikovanje kozarcev, ki temelji na zmanjšanju kontrasta za izboljšanje učinka preprečevanja in nadzora miopije in lahko zagotovi nove funkcionalne miopije za preprečevanje miopije in nadzorovane izdelke za optometriste.
Da bi primerjali slikovne učinke leč sedla in sferičnih mikrostrukturnih leč pod razmeroma tesnimi pogoji hitrosti svetlobe, sedle mikrostrukturne leče z višino vektorja točke {{0} 9 μm in največjo višino vektorja 1 μm in sferično mikrostrukturo in sferično mikrostrukturo leč leče. V vidnem polju največje osi in določeni prostorski frekvenci (10LP / mm) jih primerjamo s povprečno vrednostjo MTF matičnega ogledala. Rezultati analize so prikazani v tabeli 5. Ugotovljeno je, da pri simulaciji obeh kozarcev svetloba ne doseže ravnine slike, izguba svetlobe sferičnih kozarcev mikrostrukture pa je večja; Drugič, v primerjavi z matičnim objektivom se povprečni MTF obeh kozarcev znatno zmanjša, povprečni MTF površine sedla pa je nižji od sferične površine. To kaže, da je v primeru sorazmerno majhne izgube svetlobe boljša površina sedla boljša od sferične površine pri zmanjševanju kontrasta mrežnice, ki je bolj ugodna za zaviranje rasti očesne osi.
Tabela 5. MTF in svetlobna hitrost sistema leč-oči.
5. Zaključek
Sedla v obliki mikrostrukturne matrike, ki temeljijo na načelu kontrasta, uporabljajo mikrolens za razprševanje vpadne svetlobe in s tem zmanjšajo stimulacijo vpadne svetlobe na obod mrežnice in močno zmanjšajo kontrast mrežnice. At the same time, by quantifying the relationship between the microstructure parameters of the saddle surface and the contrast signal, it is found that under the maximum off-axis field of view, when a certain frequency is selected in the spatial frequency range of 0~43lp/mm, the maximum vector height of the microlens and the MTF average value of the mirror-eye system show a nonlinear negative correlation relationship, that je pod tem stanjem največja višina vektorja mikrolenov in slikarski kontrast mrežnice kažeta nelinearno negativno korelacijsko razmerje. Ta kvantitativni odnos ponuja osnovo za načrtovanje natančnejšega nadzora nad kontrastnim regulacijo kozarcev za preprečevanje miopije in kontrolnih kozarcev, zato je mogoče optometristom zagotoviti nove in boljše funkcionalne izdelke za preprečevanje in nadzorovanje miopije. Če primerjamo s sferično mikrostrukturo pod pogojem izgube pri slabi svetlobi, je ugotovljeno, da je mikrostruktura sedla pomembnejša pri oslabitvi kontrasta mrežnice, kar je bolj koristno za upočasnitev razvoja miopije.
Reference
[1] Svetovno vizualno poročilo. Ženeva: Svetovna zdravstvena organizacija. 2 0 20, licenčna pogodba: CC BY-NC-SA 3.0 IGO. Proc. SPIE Vol. 13254 132541 p -6
[2] Holden Ba in sod. Globalna razširjenost miopije in visoke miopije in časovnih trendov od leta 2000 do 2050 [j]. Ophthalmology, 2016, 123 (5): 1036-1042.
[3] Morgan IG, Matsui Ko in Saw Sm. Miopija [j]. Lancet, 2012, 379 (9827): 1739-1748.
[4] Walline JJ, et al. Intervencije za počasno napredovanje miopije pri otrocih [J]. Cochrane Database Syst Rev, 2011 (12): CD004916.
[5] Feng Jiaojiao, Song Jike, Bi Hongsheng. Raziskovalni napredek na mehanizmu regulacije mrežnice miopije za odvzem oblike [J]. Nedavni napredek v oftalmologiji, 2023, 43 (09): 736-741.
[6] Brown DM, Mazade R, Clarkson-Townsend D et al. Kandidatne poti za mrežnico do skleralne signalizacije pri refrakcijski rasti oči [J]. Exp Eye Res, 2022, 219: 109071.
[7] Logan NS, Radhakrishnan H, Cruickshank Fe in sod. IMI nastanitev in binokularni vid pri razvoju in napredovanju miopije [J]. Vložite oftalmol vis sci. 2021; 62 (5): 4.
[8] Chakraborty R, Ostrin LA, Benavente-Perez A et al. Optični mehanizmi, ki uravnavajo emmetropizacijo in refrakcijske napake: dokazi iz živalskih modelov [J]. Clin Exp Optom, 2020, 103 (1): 55-67.
[9] Huang J, Hung LF, Smith E L. Učinki fovealne ablacije na vzorec perifernih lomnih napak pri normalnih in oblikovanih otroških opicah (Macaca Mulatta) [J]. Preiskovalna oftalmologija in vizualna znanost, 2011, 52 (9): 6428-6434.
[10] Neitz M, Wagner-Schuman M, Rowlan JS in sod. Vpogled v genske haplotipe opnilw v vzrok in preprečevanje miopije [J]. Geni (Basel), 2022, 13 (6): 942.
[11] Zeng Chunmei, Hou Jialing, Yu Haomo in sod. Objektiv za mikrostrukturo očal in njegova metoda oblikovanja [P]. ZL202311219214.3.
[12] Zhang Yimo Applied Optika [M] Elektronika Industrija Tisk, 2015: 579-581.