150多年来，人们已经发布了几十种人眼模型。从只由一个折射面组成的简化版人眼模型，到由4000个以上折射面组成的复杂人眼模型不一而足。这篇文章介绍了OAS非序列模式中的几种人眼模型以及它们的玻璃库数据。

简介

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察的仪器（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（如研究眼科镜片、隐形眼镜和人造晶状体的特性）以及研究人眼本身（如研究角膜瘢痕、白内障等眼病对视网膜成像造成的影响）。这篇文章介绍了应用在上述场景中的人眼模型。

简化版人眼模型

150多年来，人们已经发表了几十种人眼模型。从只由一个折射面组成的简化版人眼模型，到由4000个以上折射面组成的复杂人眼模型不一而足。有些模型中有梯度折射率晶状体，有些模型用两个或多个均质片层结构来表示折射率的梯度，有些则只有折射率均匀的晶状体。 适用于任何场合的“万能”人眼模型是不存在的。而且也不意味着更复杂的人眼模型就更好。例如，在使用包含梯度折射率晶状体的模型时，如果它没能比均匀折射率晶状体模型提供更多的有效信息，那么实际上是完全没有必要的——因为这样的模型在优化或非序列模式中计算大量光线时，会显著减慢计算速度。一般单波长近轴计算时，只需要一个很简单的球面模型。比较有代表性的用于近轴计算的简化模型，可由一个屈光度为60，折射率为4/3的折射面组成。可以算出曲率半径为50/9，其表面半径为5.55mm，轴向长度为22.22mm。这个模型对于计算视网膜成像尺寸特别有用。因节点距离表面5.55mm，故我们能通过向16.67mm远处投射光线，轻易得出一个已知位置、尺寸或视场角的物体在像面上的成像大小。这一近轴模型在计算10°的视场角时，误差约为几个百分点。

非序列模式模型

许多眼科仪器都是把光直接射入眼睛的，所以对光在眼中的传输效率和视网膜上光分布的均匀性等进行模拟非常有意义。某些应用中，例如在治疗糖尿病引起的视网膜病变时，光聚焦在视网膜上。其他如间接检眼镜等应用中，光聚焦在瞳孔上以照亮一个更广的范围。利用不同的光源设置，两种情况都能在OAS中进行模拟。
真实眼睛的光学介质往往不是完全透明的，OAS的非序列建模可以通过添加吸收、散射等多个属性模拟角膜瘢痕、白内障、玻璃体漂浮物和异物等对视力的影响，为研究眼睛的各种生理和病理变化提供了有力工具。此外，也可以用于研究光在角膜或人造晶状体的边缘发生的散射。
搭建模型前，将文件中的EYE.AGF文件拷贝到OAS的材料库文件夹下。可以在软件根目录的Databases文件夹中找到。在拷贝之后，在光学特性中打开材料管理，确保在OAS中能看到相应的材料并将这些材料添加到可使用中。
该材料库是根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。
准备好材料之后开始搭建模型，首先搭建角膜.front，选择圆锥面，曲率半径为7.8mm，圆锥常数为-0.5，x/y半孔径为6.9mm，位置为(0,0,-13)。材料一选择Air，材料二为CORNEA。

接下来是角膜.back，曲率半径是6.7mm，圆锥常数为-0.3，x/y半孔径为5.97mm。位置参考角膜.front设为(0,0,0.52)。材料一选择CORNEA，材料二选择AQUEOUS。

然后搭建前房，首先搭建前房.front，曲率半径为6.7mm，圆锥常数为-0.3，x/y半孔径为5.97mm，位置与角膜.back相同，参考角膜.front设为(0,0,0.52)。材料一选择CORNEA，材料二选择AQUEOUS。

搭建前房.back，选择平面，x/y半孔径为5.97mm，位置参考前房.front设为(0,0,3.2)。材料一选择AQUEOUS,材料二选择VITREOUS。

然后搭建瞳孔，依旧由前后两个面组成，首先搭建瞳孔.front，选择平面，x/y半孔径为5.9mm，孔径比例为3/5.9，输入算式OAS能够自行计算出结果，位置参考前房.front设为(0,0,3.1)。材料一设为AQUEOUS,材料二设为VITREOUS，膜层选择全吸收膜层。

接下来搭建瞳孔.back，x/y半孔径为5.97mm，孔径比例为3/5.97。位置参考瞳孔.front，设为(0,0,0.1)。材料一设为AQUEOUS，材料二选择VITREOUS，膜层选择全吸收膜层。

然后搭建晶状体，搭建一个透镜，前半径为10mm，后半径为-6mm，厚度为3.7mm，材料一选择VITREOUS，材料二选择LENS，位置参考角膜.back，设为(0,0,3.2)。然后打开晶状体.back的设置对话框，将圆锥常数设为-3.25，并将材料一与材料二的选择调换。再修改晶状体.edge，将半高设置为3mm，并对其进行布尔运算，选择晶状体.back，位置选择负。

接下来为这个模型搭建外壳，由内外两个球体组成，首先搭建内侧的球体，半径设为11mm，位置设为原点，材料一和材料二均选择VITREOUS，膜层为全吸收膜层。对其进行布尔运算，选择瞳孔.back，位置为正。

然后搭建外侧球体，半径为11.8mm，位置为原点，材料一为Air，材料二为VITREOUS，膜层选择全吸收膜层。

在外侧球体与角膜.front相交处建立一个平面用来做布尔运算，x/y半孔径为6.9mm（用来做布尔运算的两个面应该相交，至少要有所接触），位置参考角膜.back设为(0,0,2.9087)，取消其追迹和绘制，然后打开外侧球体的设置对话框，在布尔运算中选择这个面，位置选择正。

最后搭建一个接收面，曲率半径为-11mm，x/y半孔径为8mm，位置为(0,0,11)，材料一和材料二均选择VITREOUS，膜层选择全吸收膜层。

模型搭建完成，其三维视图如下：

接下来搭建光源，选择平行光源，x/y半孔径设为4mm，设置三个分别为0.486微米、0.588微米和0.656微米的波长。

最后在接收面上建立一个辐照度探测器。

整个眼球模型的光学系统搭建完成，对其进行追迹，查看追迹结果。

将探测器结果放大：

对其平滑一次，将坐标类型改为对数，再次查看放大后的探测器结果：