1 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学先进光学设计与制造技术吉林省高校重点实验室，吉林 长春 130022
衍射光学设计已经成为人工晶状体设计领域的新兴技术。本文首先分析了衍射多焦点人工晶状体的具体设计流程，提出了联合非球面衍射基底矫正像质的衍射多焦点人工晶状体设计；其次针对多焦点衍射光学元件相位结构提出并分析了基底参数对衍射效率的影响的数学模型；最后通过实例对人工晶状体设计中非球面衍射基底的影响作出了优化。结果表明，设计流程可用于设计高成像质量多焦点人工晶状体，基底影响模型可用于分析并优化衍射基底参数对衍射效率的影响。
衍射光学 人工晶状体 多焦点 衍射效率 光学学报
2023, 43(19): 1905003
运用ZEMAX光学设计软件基于Liou-Brennan眼模型, 材料选用疏水性丙烯酸酯, 设计了前表面为衍射面, 后表面为非球面的多焦点人工晶体, 该设计利用0级、+1级衍射级次, 当物在不同位置时, 使不同衍射级次发挥作用.对于所设计的人工晶体, 采用的附加光焦度为1.66 D, 即两个焦点处的光焦度分别对应20 D、21.66 D, 小附加光焦度的确立旨在着重优化人工晶状体在中距处的光学质量.首先基于衍射光学理论计算衍射面的衍射效率, 利用ZEMAX光学设计软件得到衍射面及非球面的光学参数, 继而利用MATLAB模拟仿真软件模拟衍射面位相结构及实际表面轮廓, 最后利用单点金刚石超精密车床对所设计的人工晶体进行加工, 根据实测光学调制传递函数分析所设计的人工晶体的光学质量并利用实测离焦量曲线验证附加光焦度的正确性.该设计满足光学调制传递函数在空间频率50 lp/mm处大于0.3, 可为白内障患者在不同距离视物提供较好的视觉清晰度.新型人工晶体应用于物距为75.3 cm的工作距离, 为小附加光焦度人工晶体应用领域提供理论及实验基础.
光学设计 几何光学 衍射 非球面 人工晶状体 Optical design Geometric optics Diffraction Aspherics Intraocular lenses
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
为了实现人工晶状体植入人眼后在远、中、近三个视距范围内均清晰成像，帮助白内障患者获得更好的视觉体验，设计了多焦点菲涅耳透镜，其环带面采用自由曲面的形式。通过每个环带交替控制焦距的方法，避免了随着瞳孔收缩而出现的焦点丢失的问题。基于折射定律的矢量形式，采取迭代计算的方法，设计了自由曲面形式的菲涅耳透镜，并模拟了不同焦点处的能量分布。基于ISO 11979-2标准眼模型模拟了自由曲面菲涅耳三焦点人工晶状体植入眼成像系统，附加光焦度分别为+1.66 D和+3.32 D。通过光线追迹计算了不同光焦度下的调制传递函数；计算结果表明：在空间频率为50 lp/mm时，远焦点、中焦点及近焦点处调制传递函数均在0.2以上，满足患者的使用需求。
光学设计 菲涅耳透镜 自由曲面 多焦点 人工晶状体 调制传递函数 激光与光电子学进展
2018, 55(8): 082202
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
随着人口老龄化,年龄相关性白内障患者日益增多,通过植入人工晶状体可以使白内障患者的视力基本得到恢复。由于白内障患者对术后的视觉质量要求越来越高,个性化设计的人工晶状体已逐渐在临床上推广使用,而多焦点人工晶状体的出现,则成功解决了单焦点人工晶状体术后难以解决的近视力问题。对人工晶状体的发展历史做了简要的阐述,详细地说明了单焦点和多焦点人工晶状体的设计思想及特点,介绍了多焦点人工晶状体的发展现状,最后对人工晶状体未来的发展进行了展望。
人工晶状体 白内障 多焦点 视觉质量 intraocular lens cataract multifocal visual quality
1 南开大学 现代光学研究所,天津 300071
2 光电信息技术科学教育部重点实验室,天津 300071
3 天津眼科医院 屈光手术中心,天津 300020
根据角膜屈光手术前的角膜地形图、眼内各组分的轴向间距和波前像差,运用ZEMAX光学设计软件,构建了术前的个性化眼模型.结合角膜屈光手术后实际测量的波前像差,建立了术后个性化眼模型.运用该模型,为角膜屈光手术眼设计了双球面人工晶状体.研究表明:对于角膜屈光手术后人眼,用术后个性化眼模型计算的人工晶状体度数可靠.该模型还能够为术后眼设计矫正像散和其他高阶像差的人工晶状体,同时可以用来评估角膜手术联合白内障术后人眼的光学性能,以及手术中各类偏差对视觉质量的影响.
医用光学与生物技术 眼视光学 人工晶状体 角膜屈光手术 个性化眼模型 Medical optics and biotechnology Visual optics IOL Corneal refractive surgery Individual eye model
1 上海交通大学激光与光子生物医学研究所, 上海 200240
2 台湾大学光电研究所, 中国 台北 10617
引入了由非球面角膜和晶状体组成的模型眼, 采用ZEMAX软件进行光线追迹, 为无晶状体眼的人工晶状体的设计提供理论依据。计算表明, 球差是影响人眼像质的关键因素。一般对于正常眼来说, 晶状体的负球差可以部分补偿角膜的正球差, 从而降低整个人眼光学系统的球差, 以保证较好的视觉功能。随着年龄的增长, 晶状体的球差逐渐由负球差转变为正球差, 这样晶状体对人眼整体像差的补偿作用就会减小甚至消失。为了减小球差的影响, 人工晶状体的表面结构需采用非球面设计。当其非球面系数Q值固定时, 人工晶状体的球差主要受到其本身的屈光度的影响。要想优化整个人眼光学系统的球差, 人工晶状体必须要引入一个负的Q值。
视觉光学 人工晶状体 球差 非球面系数
上海交通大学激光与光子生物医学研究所, 上海 200240
目前常见的衍射型或折射型多焦人工晶体能够为患者提供一定范围内不同距离的视力, 但也造成了视网膜图像质量的下降。提出了一种新型的非球面人工晶体设计方法, 使双眼中的主导眼在瞳孔较大时保持良好的远视力, 同时通过球差优化使该眼在瞳孔较小时获得一定范围的近视力; 非主导眼在瞳孔较大时保持良好的近视力, 同时通过球差优化使该眼在瞳孔较小时获得一定范围的远视力。当双眼注视不同距离物体时, 都将获得良好的双眼视力, 同时由于双眼视网膜像比较接近, 双眼视功能不会受到影响。报道了基于由非球面角膜和晶状体组成的模型眼, 采用ZEMAX软件进行光线追迹, 通过球差优化获得基于双眼平衡单眼视的非球面多焦人工晶体的设计结果。
视觉光学 人工晶状体 球差 双眼视觉
Author Affiliations
Abstract
Office of Science and Engineering Laboratories, Center for Devices and Radiological Health, U.S. Food and Drug Administration, 10903 New Hampshire Avenue, Silver Spring, MD 20993, USA2 Office of Device Evaluation, Center for Devices and Radiological Health, U.S. Food and Drug Administration, 9200 Corporate Boulevard, Rockville, MD 20850, USA
We present a novel confocal laser method (CLM) for precise testing of the dioptric power of both positive and negative intraocular lens (IOL) implants. The CLM principle is based on a simple fiber-optic confocal laser design including a single-mode fiber coupler that serves simultaneously as a point light source used for formation of a collimated Gaussian laser beam, and as a highly sensitive confocal point receiver. The CLM approach provides an accurate, repeatable, objective, and fast method for IOL dioptric power measurement over the range from 0 D to greater than +-30 D under both dry and in-situ simulated conditions.
共焦显微 医用光学仪器 眼科 人工晶状体 单模光纤 170.1790 Confocal microscopy 170.4460 Ophthalmic optics and devices 170.3890 Medical optics instrumentation 060.2370 Fiber optics sensors Chinese Optics Letters
2008, 6(12): 876
