针对人眼个性化差异,建立符合我国人眼数据的晶体光学模型,并实现相应的数字化加工工艺,具有十分重要的价值与意义。三维打印技术可根据晶状体的三维数字模型进行加工制造,步骤简单,成本低廉。依据实测角膜参数、眼内间距、各介质折射率以及人眼像差,重构晶体光学模型,建立以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乳酸(PLA)为材料,1 mm厚的渐变折射率晶体模型,和以光敏树脂为材料,1 mm厚的单一折射率晶体模型。利用光固化成型(SLA)工艺打印单一折射率晶体模型,熔融沉积成型(FDM)工艺打印渐变折射率晶体模型。结果表明:FDM工艺打印的渐变折射率晶体模型台阶效应严重;SLA工艺打印的单一折射率晶体模型,应力大小为87.9 nm/mm,焦距与理论值偏差4.98%,表面粗糙度达120 nm量级。

对人眼模型中晶状体的面型和折射率分布进行了研究, 基于晶状体的光学特性, 利用光学设计软件Zemax接口技术的调入, 采用不同连续公式法分别给出了晶状体不同的梯度渐变折射率分布形式;结合晶状体不同的非球面面型, 比较分析了晶状体不同面型和不同梯度折射率分布的组合模型对人眼模型重现实测像差的影响;给出了重现我国人眼实测像差误差最小的晶状体模型.结果显示：晶状体的面型越复杂得到人眼模型的像差与真实人眼的测量像差就越接近;当晶状体采用Zernike面, 梯度渐变折射率采用分段函数公式形式时, 重现实测像差误差最小.

角膜和晶状体是人眼光学系统中两个关键的屈光元件，为了理解眼内各介质和整个眼球的屈光状态以及视网膜上的成像，有利于眼科临床方面的应用，需要分别对二者进行光学特性模型的分析与研究。根据角膜和晶状体的光学特性，应用光学设计软件 Zemax和有关的数学工具，从光学成像角度，分别对角膜和晶状体模型进行研究：基于结合人眼光学模型的角膜双二次曲面模型的建立方法，统计分析了我国人眼实测角膜参数的数据；通过对晶状体折射率分布特点的分析，分别在轴向和径向上进行了综合分析。最后给出了符合我国人眼特点的角膜面型的统计数值，完善了我国人眼角膜光学模型的建立；获得了形式简单且能够表示晶状体折射率分布一般特征的梯度渐变模型表达式。基于收集的我国人眼实测数据的角膜面型模型和晶状体梯度渐变形式的折射率模型，为解决人眼光学系统研究中的关键问题提供了新的方案和思路。