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從非侵入性的醫(yī)療程序，以及超靈敏的診斷儀器，光子器件在今天的生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)中，發(fā)揮不可或缺的作用。過去的四分之一世紀(jì)里，資深光學(xué)工程師借助先進(jìn)的軟件工具與適時(shí)的設(shè)計(jì)，將這些新技術(shù)引進(jìn)市場。然而Photon Engineering公司堅(jiān)信其光學(xué)工程軟件產(chǎn)品FRED，可以幫助并加快創(chuàng)新的步伐，使生物醫(yī)學(xué)界的成員，更能直接、充分地參與這一進(jìn)步的過程。FRED結(jié)合人機(jī)界面(GUI)，可任意建構(gòu)幾何圖形，并可直接由此接口中獲得其對象外觀，并擁有可滿足此一精密設(shè)計(jì)需求的強(qiáng)大計(jì)算引擎之能力。而最能表達(dá)呈現(xiàn)FRED與生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)相關(guān)性的幾個(gè)熟悉但創(chuàng)新的應(yīng)用范例：諸如前房視鏡、激光誘導(dǎo)熒光毛細(xì)管、以及人體皮膚模型。 Zvc{o8^z Q WOd&=: 
V4|pZ] 圖1. LED 模型：人眼的前房部位
X[ R/ j*K 圖2. FRED的表面特性對話窗口
h W(Mf 0N md*r 7Kfh:0Ihhy 在人眼模型能使用的情況下，下一步將要建構(gòu)前房角鏡頭的模擬。FRED可以輕松的從CodeV、ZEMAX或OSLO匯入所設(shè)計(jì)的透鏡。在FRED中經(jīng)由一個(gè)簡單的操作，就可以將前房角鏡定位在眼角膜上。FRED對于每個(gè)表面，都存在一個(gè)局部坐標(biāo)系統(tǒng)。當(dāng)加入任何一個(gè)對象時(shí)，可以相對地定位于其它的物件。如圖3所示，前房角鏡頭被置于相對于眼角膜的外表面。 YqYCW}$
1%H]2@ 圖 3. 在任一坐標(biāo)系統(tǒng)定位一個(gè)對象.
fxjs "rD5 實(shí)際上，此前房角鏡是藉由一種表面間的指數(shù)匹配液耦合到角膜上。FRED具有獨(dú)特的"膠合"特性，可以很容易地插入這個(gè)指數(shù)匹配層。接觸這些表面的操作非常的簡單：進(jìn)入前房角鏡后表面的編輯模式，打開"Gule"的目錄選項(xiàng)，選擇角膜前表面作為"膠合"面，最后選擇要粘合的材料。其操作如圖4所示。圖5為完整的幾何模型。 WUKYwA/t KATt 9ox @ 圖 4. “膠合”房角鏡到角膜上
K"eW.$ oTZNW 圖5. FRED系統(tǒng)內(nèi)前房角鏡和人眼模型的剖面圖
gE|_hfm( 幾何模型建構(gòu)完成后，仿真程序準(zhǔn)備的下一步驟是建構(gòu)光源，照亮眼睛前房（在角膜和虹膜之間）。標(biāo)準(zhǔn)前房角鏡的程序指出，所需的最理想照明光源為狹縫光源。于圖6展示的為FRED光源設(shè)定對話窗口。Positions/Directions目錄選項(xiàng)可允許使用者設(shè)定所需的光線數(shù)、光源的尺寸和角度的特性。 >-f`mT
Po% V%~ "+p_{J/P 圖 6. Source對話框的位置/方向目錄選項(xiàng). LXr nAt
為進(jìn)行更深入的分析，使用者或許需要的光源為具有特殊的光頻譜信息、切趾角度或位置。這些操作以及許多其它關(guān)于光源的定義，都可以在Source對話窗口的各種目錄選項(xiàng)找到。使用者可以選擇如圖7所顯示的標(biāo)準(zhǔn)CDF波長，或如同圖8所示的來數(shù)字化光源光譜曲線。注意這兩個(gè)實(shí)例，F(xiàn)RED可將不同的波長以顏色區(qū)別，而易于觀看。 K^EW*6vB8O P/4]x@{ih 圖 7. 設(shè)定FRED中的光源頻譜
LyH{{+V 圖 8. 數(shù)字化包含頻譜數(shù)據(jù)的圖形創(chuàng)建一個(gè)FRED光源
Fe}Dnv)}Z 增加光源所定義的切趾也是一簡單的操作流程。在FRED中光源對話窗口內(nèi)的Power目錄選項(xiàng)中，提供了數(shù)種可預(yù)先定義切趾的選項(xiàng)，以供定制所需的光源輪廓。圖9為展示一高斯特殊切趾類型的laser diode(雷射二極管;激光二極管)或 LED的典型范例： S-*4HV_l +g%kr~w= 圖 9. FRED光源高斯空間切址法.
LJ9^:U 在置入光源之后，開始去最佳化照明狀態(tài)后，一額外的顏色視學(xué)用于影像光線經(jīng)過前房角鏡后能讓使用者易于觀看。FRED提供數(shù)百種慣用的透鏡在七種熱門廠商數(shù)據(jù)庫中。此完整的光線追跡模型如圖10 所示。 Tm qt j _uID3N% 圖 10. 前房角鏡模型描光路徑圖。光線顏色代表特定的表面交集
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