Jialing houa,b, Chunmei zeng*a,b, Haomo yuc aOptoelektronikai Tudományos és Műszaki Iskola, Soochow Egyetem, Suzhou 215006, Kína;bA Jiangsu tartomány fejlett optikai gyártási technológiáinak és a Kínai Oktatási Minisztérium modern optikai technológiáinak fejlett optikai gyártási technológiáinak laboratóriuma, Soochow Egyetem, Suzhou 215006, Kína;
cSuzhou Mason Optical Co., Ltd., Suzhou 215007, Kína * Megfelelő szerző: Chunmei _ zeng@suda.edu.cn
ABSZTRAKT
Annak érdekében, hogy intuitívabban megítéljék a myopia megelőzésének és a myopia megelőzésének és a kontroll keretpoharak és a szemüvegek mikroszerkezeti paramétereinek kapcsolatát, ez a cikk a nyeregfelszíni mikroszerkezeti tömb szemüveget tervez a kontraszt alapelv alapján, és az MTF érték és a mikroszerkezeti paraméterek meghatározására használja a mennyiségi modellt. A tervezési eredmények azt mutatják, hogy az emberi szem elfogadható képalkotó jeltartományán belül a nyeregfelszíni mikroszerkezet -tömb lencse a mikroszerkezeten áthaladó fényt nem képes konvergálni, és a kép, amely jelentősen csökkenti a retina képalkotó kontrasztját. Ha egy bizonyos térbeli frekvenciát a {{0}}} ~ 43LP/mm tartományban választunk ki, a mikrolenek maximális vektormagassága 0 ~ 10 μm tartományban van, és a mikrolenek maximális vektormagassága és az MTF érték a nézet maximális tengelyének maximális tengelymezője alatt mutat egy nemlineáris negatív korrelációt. Ezért a látványlencsék mikrolenjeinek maximális vektormagasságának és MTF -értékének empirikus képlete és MTF értéke meghatározódik, és a mikroszerkezeti paraméterek és a látványlencsék kontrasztjelének kvantitatív elemzése befejeződött. Ez a munka segít a lencse -tervezőnek a mikroszerkezeti paraméterek révén pontosabban ellenőrizni a rövidlátás megelőzésének és a kontroll kontrasztvezérlésének ellenőrzését. Ugyanakkor, elemzés útján kiderül, hogy viszonylag kicsi fényveszteség esetén a gömb alakú mikroszerkezethez képest a nyeregfelület mikroszerkezete jobban befolyásolja a kontraszt csökkentését, ami jobban hasznos a látásminőség csökkentésében és a myopia fejlődésének lassításában.
Kulcsszavak: keretpoharak, myopia megelőzés és vezérlés, mikroszerkezetű tömb, kontrasztarány
1. Bevezetés
Az Egészségügyi Világszervezet által kiadott World Vision jelentés szerint a világ 7 milliárd emberének közel 2,6 milliárd embere 2020 -ig kifejlesztett rövidlátást funkcionális szembetegségként [1]. A becslések szerint 2050-re kb. 5 milliárd ember alakul ki myopiában [2]-[3]. Jelenleg elsősorban a myopia megelőzési és ellenőrzési intézkedései vannak, mint például a szabadtéri tevékenységek, a gyógyszerkezelés és az optikai beavatkozás [4]. Összehasonlítva a szabadtéri tevékenységek nehézségeivel, a kábítószer -kezelés kockázatával és a szaruhártya kontaktlencsék drága árával, a myopia megelőzésével és a kontrollkeret -szemüvegekkel, mint optikai beavatkozásként, amely javíthatja a rövidlátóságot, és gátolja a rövidlátás kialakulását, ugyanakkor a biztonság, a kényelem, a kényelem és a gazdaság jellemzői. Ezért a myopia betegek számára ebben a szakaszban a legtöbb beteg és családjuk könnyebben elfogadható a myopia megelőzésének és a kontroll keretpoharaknak a viselése. Jelenleg a serdülőkben a myopia elmélyülésének késleltetésére használt mikroszerkezetű lencsék lencsékbe kerülhetnek a rövidlátó vagy a lencsék elve alapján, a magasabb rendű rendellenességek elve alapján. A lencse a myopic defocusing elvén alapuló lencséje fokozatosan gyengíti a beállítási hatást a kopási idő meghosszabbításával. A magasabb rendű rendellenességek elvén alapuló lencsének bizonyos közvetettsége van a rövidlátás megelőzésének és ellenőrzésének hatásainak értékelésében. Nehéz közvetlenül számszerűsíteni a magasabb rendű rendellenességek és a lencse mikroszerkezeti paramétereinek közötti kapcsolatot a jelenlegi adatok felhalmozódásával. A kontraszt elv alapján azonban kevés myopia -megelőzés és vezérlőpoharat terveznek. Ezért különféle terveket kell használni a kontrasztjel teljesebb csökkentése érdekében, hogy beavatkozzanak a rövidlátás fejlődésébe. Ugyanakkor a szemüvegek myopia megelőzését és ellenőrzési hatását számszerűsítjük annak érdekében, hogy a myopia kontroll jelet a myopia betegekkel egyeznek pontosabban és gyorsabban.
2. Kontraszt elv
A tárgyak megtekintése során a szem mindig megpróbál a retinára összpontosítani, hogy elérje a maximális kontrasztot. A retina mögött azonban a normál szem retina vagy a myopia szemet viselő, a retina mögött van a beeső fény fókuszpontja. Ezért a maximális kontraszt elérése érdekében a szemek arra késztetik a retina -t, hogy megkíséreljék megközelíteni a beeső fény fókuszpontját, ami az axiális hossz növekedését eredményezi, ami a rövidlátás fokozatos fejlődéséhez vagy a myopia elmélyítéséhez vezet. A myopia fejlődésével kapcsolatos kísérletek kimutatták, hogy a rövidlátás előfordulását és fejlődését a retina elmosódási jelei váltják ki [5]-[9]. A gyermekek bipoláris sejtjeiben a kontrasztjel a szemnövekedés jele, és a kontrasztjel csökkentése lelassítja a szem növekedési ütemét [10]. Jelenleg a piacon lévő kontraszt alapelven alapuló lencsék elsősorban fontolóra veszik a nem átlátszó mikroszerkezetek használatát, hogy blokkolják a fény áthaladását, hogy csökkentsék a lencsék körüli kontrasztot. Ez a fajta módszer viszonylag nehéz kvantitatívan értékelni a lencsék rövidlátó -megelőzése és a kontroll hatása és a mikroszerkezeti paraméterek közötti kapcsolatot. Ha felváltó pozitív és negatív görbületű mikroszerkezetet adnak a látványos lencséhez, akkor a szabálytalanabb változások, például a fénykonvergencia vagy a fény átölelése a mikroszerkezeten keresztül történik, és a képalkotás nem konvergálható az emberi szem elfogadható képalkotási tartományában, hogy csökkentse a retinalis képalkotás kontrasztját, hogy a szemgolyó már nem fog elindulni, hogy a maximális kontrasztot és a hatást is elérjék, és a maximális kontrasztot is megszerezzük, és a tényleges hatást is elérjék, és az ingládást is megteremthesse, és hogy a progresszív hatást is elérjék, és hogy az inher -hatást is megszerezzem. el kell érni. Ezért ez a cikk a nyeregfelszíni mikroszerkezet -tömb lencsét tervezi a kontraszt elve alapján. A mikrolenseket a beeső fény szétszórására használják, hogy csökkentsék a beeső fény stimulációját a retina perifériáján, csökkentsék a retina kontrasztját, és elérjék a szemtengely növekedésének gátlásának hatását.
3. szemüveg lencse kialakítása
3.1 A mikroszerkezet elrendezése és a tervezési paraméterek meghatározása
Annak érdekében, hogy biztosítsák a dinamikus látásminőség stabilitását, és biztosítsák, hogy a tanulóban lévő mikrolencékek száma nem változik nagymértékben a látványlencsék helyzetének megváltozásával, ez a cikk a mikroszerkezet szoros elrendezésének tömb módját választja, vagyis a mikroszerkezeti területet a szokásos körmértékű elrendezéssel, valamint a mikrolentumos elrendezéssel ellátott, és a mikrolentumos elrendezéssel ellátott, a mikrolentum -elrendezéssel ellátott, a mikrolatus -elrendezéssel. A mikroszerkezet -elrendezés az anya lencse elülső felületének központi üres területén kívül, a központi üres terület átmérője pedig 6 mm. A téglalap alakú koordinátarendszer létrehozásának megkönnyítése érdekében az anya lencse elülső felületének optikai középpontját az eredetként veszik figyelembe. Az anya lencse sugárirányú iránya mentén a két irány a háromdimenziós koordinátarendszer x tengelye és Y tengelye, és a háromdimenziós koordinátarendszer z tengelye az optikai tengely irányában van. A kb. 25 mm átmérőjű vezérlőhelyet hozzáadjuk az anya lencse elülső felületéhez. A látványlencsék elülső elülső nézetét az ábra mutatja. Az 1. ábrán látható az 1. ábra, és az ábrán látható a vezérlési terület rendszeres hatszöge. 1. Annak érdekében, hogy a maximális tengelyes látóteret teljesen lefedje a normál hatszögletű rácsot, és az emberi szem kiválasztott pupilla átmérőjét 2 ~ 3 mm tartományban, viszonylag jó megvilágítási körülményekkel, a miopikus modell tanuló átmérőjét 2,8 mm-nek választják, és a teljes nézet teljes mezője 33 ⁰. A három látómezőt 0 ⁰, 8 ⁰ és 16,5 ⁰ értékre állítják, és a lencse-szem rendszerben használt hullámhossz 550 nm.
1. ábra. A szemüveg lencsék elülső képe.
3.2 Az anya lencse paramétereinek kiszámítása és a myopia modell szemének felépítése
A feldolgozási technológia követelményei szerint a D lencse átmérője 60 mm -re van állítva, a lencse középső vastagsága 1,3 mm, az alak pedig egy meniszkusz gömb alakú lencse, amelyet később anya lencsének hívnak. A kiválasztott gyanta lencse törésmutatója 1,56, az ABBE szám pedig 32. A - 3 d myopia foka szerint az anya lencse elülső felületének fókusz teljesítménye 2D -re van állítva, és a hátsó felület fókuszteljesítménye - 5 d. Így kiszámítható az anya lencse első és hátsó felületének görbületi sugara.
A liou standard modell szemét használtuk a rövidlátó modell kezdeti szerkezeteként. A rövidlátás ametropia korrekciójának megfelelő anya lencsét beillesztettük a Liou standard modell szeme elé. A lencse hátsó felületének csúcsától a szaruhártya elülső felületének csúcsától 12 mm volt. A rendszer átmérőjét, hullámhosszát és látóterét a meghatározott rendszer paramétereinek megfelelően állítottuk be. A Liou standard modell szem üveges vastagságát változóként használtuk a rövidlátás formájának megfelelő modell szemének optimalizálására.
3.3 A szemüveg lencsék modellezése
A nyereg felületének optikai szerkezeti paramétereinek kiszámításához a Parabola csúcsvektormagasságát lefelé nyíló nyílással 1 μm -re állítják (a Parabola csúcsvektormagasságát a csúcspont és a Parabola pont kereszteződési pontja, valamint a Parabola kereszteződési pontja közötti távolság, valamint a 8. pont, a 8. számú, a 8 -as számú, a 8. pont, a 8. pont, az elülső felület, a 8. (A parabola maximális vektormagasságát a Parabola összes pontja és a csúcs normál vonal kereszteződési pontja és az anya lencse elülső felülete közötti maximális távolságként határozzuk meg), majd a két parabolák görbületi sugara kiszámítják az anya lencse elülső felületének és a mikrolenek sugárzásának sugárzásának görbületi sugarainak kombinációjával. A nyereg -mikrolenek optikai szerkezeti paramétereit az 1. táblázat mutatja. Az egyes mikrolók helyzetét az optikai szerkezeti paraméterek és a mikroszerkezet -tömb elrendezésének, valamint az anya lencsének elülső felületének görbület középpontjáig tartó pontos pontok, valamint a mikrolensek pontjának meghatározása alapján lehet kiszámítani. A mikrolókat a zemax anya lencse elülső felületéhez adjuk, hogy befejezzék a lencse modellezését.
1. táblázat: A maximális vektormagasság a nyeregfelszíni mikrolencenek 2μm -es optikai szerkezeti paramétereinek.
3.4 képalkotó szimuláció
A rövidlátó-modell adatait hozzáadjuk a Zemax szekvencia módhoz, és a nem-szekvenciakomponenst a modell szem elé helyezik. A tervezett mikroszerkezet-tömb lencsét a nem szekvenciakomponensbe helyezik a lencse-szem rendszer optikai szimulációjára. Az emberi retina és annak első és hátul 1000 μm -es defocus tartományának foltdiagramját a 2. ábra mutatja. Mivel a tengelyen kívüli maximális látóterület minden fénye áthalad a mikroleneken a mikrolenekarák három látóterületén, a diffúz folt sugara adatait a fenti öt maximális vektormagassággal és a 2. táblázatban összefoglaljuk. A 2. táblázatban az AMAGALMAZIKAI ÁTALAMOK ÁLLAMI KUTATÁSA A MICROSTRUCTURE LENS-ek átlagos MTF-értéke: A MICROSTURTURE LENTS ÁTALMAZOTT MAX-OUNT. rendezve, amint az a 3. ábrán látható.
2. táblázat. A nyeregfelületi mikroszerkezetű szemüveg diffúz folt sugara a maximális tengelyen kívüli látómezőben.
e. H=10μm
2. ábra. A lencse szemrendszer fókusz oszlopdiagramja, amely megfelel a nyereg felületének mikroszerkezetének.
3. ábra. Átlagos MTF -értékek két irányban.
4. Beszélje meg
Az ábrán látható. 2, hogy a mikrolens -tömbön keresztüli fény homályos diszperziós foltot képez az emberi szem elfogadható képalkotó jeltartományában, és nem tud konvergálni a DEFOCUS 1000 μm -es tartományban a retina előtt és után, hogy a fény a mikroszerkezeten keresztül ne stimulálja az emberi szem beállítását vagy adaptív funkcióját. Ezáltal redukáló képalkotás. Ugyanakkor a 3. ábrán keresztül is megfigyelhető, hogy a tengelyen kívüli látómező maximális MTF-görbéje gyorsan csökken, ami azt is igazolja, hogy a mikrolens tömb csökkenti-e a retina képalkotás kontrasztját, hogy a szemgolyó már ne növekedjen a maximális kontraszt elérése érdekében, és elérje a szemtengely növekedésének gátlásának hatását. A 2. táblázat elemzésével látható, hogy ha a nyereg mikrolenek csúcsának vektormagassága állandó, és a maximális vektormagasság fokozatosan növekszik, a diszperziós folt a maximális tengelyen kívüli látómezőben növekszik, és a megfelelő kontraszt is csökken.
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. Az átlagos MTF -adatokat, amelyek maximális vektormagasságát 2,4,6,8 és 10 μm, a 3. táblázat tartalmazza.
3. táblázat. A nyeregfelszíni mikrolencékek átlagos MTF -adatait, különböző vektormagasságokkal és frekvenciákkal.
A mikrolenek retina kontrasztjára gyakorolt maximális vektormagasság -variációjának a 3. táblázatban szereplő adatokra történő hatásainak ábrázolására az SPSS szoftver segítségével több nemlineáris regressziót végeztünk. A 0 ~ 43 llp/mm térbeli frekvenciatartományban a nyeregfelszíni mikrolenek maximális vektormagasságát és f térfrekvenciáját független változókként használják, és az egyes vektormagasság -érték alatt az átlagos MTF -értéket használják függő változóként az egyenlet megállapításához. A többszörös nemlineáris regressziós elemzés eredményeit a 4. táblázat mutatja.
4. táblázat. A többszörös nemlineáris regressziós elemzés eredményei.
A 4. táblázatban szereplő adatok alapján a nyereg -mikrolenek maximális vektormagasságának empirikus képletét és az átlagos MTF -t a megadott térbeli frekvencián állapítják meg:
A 4. táblázat és az (1) képlet szerint látható, hogy a tényleges adatok illesztési görbe korrelációs együtthatója 0 939, és az érték nagyobb, mint a 0. 9, ami azt jelzi, hogy a görbe illesztési hatása jobb. Ugyanakkor az (1) empirikus képletből látható, hogy ha a 0 ~ 43 llp / mm tartományban egy térbeli frekvenciát választunk, akkor a nyeregfelület -mikrolenek maximális vektormagassága befolyásolja az átlagos MTF értéket ezen a térbeli frekvencián. Ha a maximális vektormagasság nagyobb, akkor az átlagos MTF -érték kisebb, azaz a retina kontrasztja alacsonyabb. Látható, hogy ebben a frekvenciatartományban a maximális tengelyen kívüli látómezőnél a maximális vektormagasság nemlineáris negatív korrelációval rendelkezik az átlagos MTF-értékkel egy bizonyos térbeli frekvencián, azaz a maximális tengelyen kívüli látómezőben a mikrolenek maximális vektormagassága nemlineáris negatív korrelációval rendelkezik a retina kontrasztjával. Közülük a 0 ~ 15 lp/mm frekvenciatartományban az MTF gyorsabban csökken, és ugyanakkor az MTF lassan csökken. A nyereg -mikrolenek szerkezeti paramétereinek és az átlagos MTF -érték közötti mennyiségi kapcsolat alapot nyújt a szemüveg jobb megtervezéséhez, a kontrasztcsökkentés alapján, hogy javítsák a myopia megelőzésének és ellenőrzésének hatását, és új funkcionális rövidlátó -megelőzési és kontroll termékeket biztosíthatnak az optometristák számára.
A nyereg és a gömb alakú mikroszerkezeti tömb lencsék képalkotó hatásainak összehasonlításához viszonylag szoros fény átmeneti sebessége mellett, a nyereg mikroszerkezet -tömb lencséket, amelyek csúcsvektormagassága 0. A maximális tengelyes látómező és a megadott térbeli frekvencián (10 lp / mm) összehasonlítják az anyukor átlagos MTF értékével. Az elemzési eredményeket az 5. táblázat mutatja. Megállapítható, hogy a két szemüveg szimulációjában a fény nem éri el a képsíkot, és a gömb alakú mikroszerkezet -tömb szemüvegek fényvesztése nagyobb; Másodszor, az anya lencsével összehasonlítva a két szemüveg átlagos MTF -je szignifikánsan csökken, és a nyereg felületének átlagos MTF -je alacsonyabb, mint a gömbfelületé. Ez azt mutatja, hogy viszonylag kicsi fényveszteség esetén a nyereg felülete jobb, mint a gömbfelület a retina kontrasztjának csökkentésében, ami inkább elősegíti a szemtengely növekedésének gátlását.
5. táblázat: MTF és a lencse-szem rendszer fényátadási sebessége.
5. Következtetés
A nyereg alakú mikroszerkezeti tömb szemüveg a kontraszt alapelvén alapuló szemüveg használja a mikrolént a beeső fény szétszórására, ezáltal csökkentve a beeső fény stimulációját a retina perifériájára, és jelentősen csökkenti a retina kontrasztját. 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 is, under this Feltétel: A mikrolensek maximális vektor magassága és a retina képalkotó kontrasztja nemlineáris negatív korrelációs kapcsolatot mutat. Ez a kvantitatív kapcsolat alapot nyújt a rövidlátás megelőzésének és a kontroll szemüveg kontrasztszabályozásának pontosabb ellenőrzéséhez, és lehetséges az optometristák számára új és jobb funkcionális rövidlátó -megelőző és kontroll termékek számára. Összehasonlítva a gömb alakú mikroszerkezetet gyenge fényveszteség miatt, kiderül, hogy a nyeregfelület mikroszerkezete jelentősebb a retina kontraszt gyengítésében, ami sokkal hasznosabb a myopia fejlődésének lelassításában.
Referenciák
[1] Vizuális jelentése. Genf: Egészségügyi Világszervezet. 2 0 20, licencszerződés: CC BY-NC-SA 3.0 IGO. Proc. of Spie Vol. 13254 132541 p -6
[2] Holden BA, et al. A myopia és a magas myopia és az időbeli tendenciák globális prevalenciája 2000 és 2050 között [J]. Ophthalmology, 2016, 123 (5): 1036-1042.
[3] Morgan IG, Matsui KO és SAW SM. Myopia [J]. Lancet, 2012, 379 (9827): 1739-1748.
[4] Walline JJ, et al. Beavatkozások a myopia lassú progressziójára a gyermekeknél [J]. Cochrane Database Syst Rev, 2011 (12): CD004916.
[5] Feng Jiaojiao, Song Jike, Bi Hongsheng. Kutatási előrehaladás a retinális szabályozási mechanizmusról a formáj nélkülözés myopia [J]. Legutóbbi előrelépés az Ophthalmology -ban, 2023, 43 (09): 736-741.
[6] Brown DM, Mazade R, Clarkson-Townsend D, et al. A retina jelölt útjai a szklerális jelzéshez a törés szemnövekedésben [J]. Exp Eye Res, 2022, 219: 109071.
[7] Logan NS, Radhakrishnan H, Cruickshank FE, et al. IMI szállás és binokuláris látás a myopia fejlődésében és progressziójában [J]. Invest szemhalma vis sci. 2021; 62 (5): 4.
[8] Chakraborty R, Ostrin LA, Benavente-Perez A, et al. Optikai mechanizmusok, amelyek szabályozzák az emmetropizációt és a refrakciós hibákat: bizonyítékok állati modellekből [J]. Clin Exp Optom, 2020, 103 (1): 55-67.
[9] Huang J, Hung LF, Smith E L. A fovealis abláció hatása a perifériás refrakciós hibák mintájára a normál és formában megkülönböztetett csecsemő rhesus majmokban (Macaca Mulatta) [J]. Vizsgáló szemészet és vizuális tudomány, 2011, 52 (9): 6428-6434.
[10] Neitz M, Wagner-Schuman M, Rowlan JS, et al. Betekintés az OPNILW gén haplotípusaiból a rövidlátás okába és megelőzésére [J]. Gének (Basel), 2022, 13 (6): 942.
[11] Zeng Chunmei, Hou Jialing, Yu Haomo, et al. Mikroszerkezeti szemüveg lencse és tervezési módszere [P]. ZL202311219214.3.
[12] Zhang Yimo Applied Optics [M] Electronic Industry Press, 2015: 579-581.