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Zemax光学设计：人眼模型实例

Zemax光学设计：人眼模型实例

引言：人眼光学模型常常被用在如下场景中：设计用于人眼内部观看的仪器〔如检查眼底相机的照明均匀性〕、设计人眼视线会穿过的仪器〔如争论眼科镜片、隐形眼镜和人造晶状体的特性〕以及争论人眼

引言：

人眼光学模型常常被用在如下场景中：设计用于人眼内部观看的仪

器〔如检查眼底相机的照明均匀性〕、设计人眼视线会穿过的仪器

〔如争论眼科镜片、隐形眼镜和人造晶状体的特性〕以及争论人眼

本身〔如争论角膜瘢痕、白内障等眼病对视网膜成像造成的影响〕。

设计仿真：首先输入系统特性参数，如下：在系统通用对话框中设置孔径。在孔径类型中选择“Entrance

设计仿真：首先输入系统特性参数，如下：在系统通用对话框中设

置孔径。在孔径类型中选择“EntrancePupilDiameter”，并根

据人眼瞳孔大小输入“4.0”；

在视场设定对话框中设置

在视场设定对话框中设置3个视场，要选择“Angle”，如以下图：

因该模型通常用于评估视力，所以模型中对波进步行了加权。并且

因该模型通常用于评估视力，所以模型中对波进步行了加权。并且

也对0°、10°和

也对0°、10°和20°的视场角分别进展了1.0、0.2和0.1的加

权，以此来表示这些角度上的相对视力。把视网膜当作像面时，相

对视力在中心处权重为1.0，在2.5°时下降为0.5，在10°时下

降为0.2，在20°时下降为0.1，在边缘处下降为0.025。错误的

加权会令优化结果不具参考意义。

在波长设定对话框中，输入0.470um

在波长设定对话框中，输入0.470um、0.510um、0.555um、0.610um

和0.650um五个波长，如以下图：

该人眼模型中，使用带有相比照度权重的明视波长。

该人眼模型中，使用带有相比照度权重的明视波长。

LDE

LDE的构造参数，如以下图：

该模型中还包含直径为一个

该模型中还包含直径为一个4mm的虹膜瞳孔。这个人眼模型中，将

视网膜作为像面。使用这些模型前，肯定要将压缩文件中的EYE.AGF文件拷贝到Zemax的玻璃库文件夹下。玻璃库是依据已发表的真实眼睛中光学介质折射率的测量结果构建的，通常只适用于有限数量的波长，一般为F，d，C三个波长下的数据。因此，适合使用

视网膜作为像面。使用这些模型前，肯定要将压缩文件中的EYE.AGF

文件拷贝到Zemax的玻璃库文件夹下。玻璃库是依据已发表的真实

眼睛中光学介质折射率的测量结果构建的，通常只适用于有限数量

的波长，一般为F，d，C三个波长下的数据。因此，适合使用

Conrady

公式，公式得出的结果范围限于可见光和近红外光谱，

且Nd和Vd值不能够四舍五入。假设波长范围需要扩展到紫外线或

红外线，可以使用MISC玻璃库中利用Schott公式计算的334nm至

2325nm的海水折射率数据。由于眼睛的房水和玻璃体液成分均与

盐水相像，因此可以用海水的数据合理推想眼睛的数据。

查看

查看2DLayout：

查看点列图：

查看点列图：

当把视网膜作为像面时，可以使用几何图像分析等工具来进展分析。翻开几何图像分析工具，设置如下：

当把视网膜作为像面时，可以使用几何图像分析等工具来进展分析。

翻开几何图像分析工具，设置如下：

在简化人眼模型中，这样的物体会在视网膜上得到一个

在简化人眼模型中，这样的物体会在视网膜上得到一个0.025mm的

像。几何图像分析(Geometric

像。几何图像分析

(GeometricImageAnalysis)说明：由于纵

向色差，波长会对图像质量造成猛烈影响。这在比较光学系统发生

转变前后在视网膜上成像的差异时格外有用，但是在得出有关视力

的结论前却要保持慎重，由于视力不仅与光学有关，大脑对眼睛接

的结论前却要保持慎重，由于视力不仅与光学有关，大脑对眼睛接

收到的信息作何处理同样是视力中的关键一环〔所以直接将视力与

收到的信息作何处理同样是视力中的关键一环〔所以直接将视力与

LINEPAIR.IMA的光栅频率或MTF中的频率联系起来是不行取的〕。

翻开几何位图图像分析(Geometric

翻开几何位图图像分析(GeometricBitmapImageAnalysis)，设

置如下：

几何位图图像分析

几何位图图像分析(GeometricBitmapImageAnalysis)中，我们

可以用位图的形式观看真实的场景在视网膜上的成像状况。图库中有大量图片，用户也可以自定义测试图片。例如，把该功能窗口设置(Setti