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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)藥產業(yè)中，發(fā)揮不可或缺的作用。過去的四分之一世紀里，資深光學工程師借助先進的軟件工具與適時的設計，將這些新技術引進市場。然而Photon Engineering公司堅信其光學工程軟件產品FRED，可以幫助并加快創(chuàng)新的步伐，使生物醫(yī)學界的成員，更能直接、充分地參與這一進步的過程。FRED結合人機界面(GUI)，可任意建構幾何圖形，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計需求的強大計算引擎之能力。而最能表達呈現(xiàn)FRED與生物醫(yī)藥產業(yè)相關性的幾個熟悉但創(chuàng)新的應用范例：諸如前房視鏡、激光誘導熒光毛細管、以及人體皮膚模型。 Nj0)/)<r+ hptuTBD 
q3F5\6aN 圖1. LED 模型：人眼的前房部位
L2'd sO n 圖2. FRED的表面特性對話窗口
1c#'5~ nB $V Wzv4^: 2~V Im#
在人眼模型能使用的情況下，下一步將要建構前房角鏡頭的模擬。FRED可以輕松的從CodeV、ZEMAX或OSLO匯入所設計的透鏡。在FRED中經由一個簡單的操作，就可以將前房角鏡定位在眼角膜上。FRED對于每個表面，都存在一個局部坐標系統(tǒng)。當加入任何一個對象時，可以相對地定位于其它的物件。如圖3所示，前房角鏡頭被置于相對于眼角膜的外表面。 &._!)al
_m],(J=,z 圖 3. 在任一坐標系統(tǒng)定位一個對象.
=[JN'|Q+ 實際上，此前房角鏡是藉由一種表面間的指數(shù)匹配液耦合到角膜上。FRED具有獨特的"膠合"特性，可以很容易地插入這個指數(shù)匹配層。接觸這些表面的操作非常的簡單：進入前房角鏡后表面的編輯模式，打開"Gule"的目錄選項，選擇角膜前表面作為"膠合"面，最后選擇要粘合的材料。其操作如圖4所示。圖5為完整的幾何模型。 pGY]Vw Y @@IA35'tc 圖 4. “膠合”房角鏡到角膜上
|L;ps K (:QQ7xc{} 圖5. FRED系統(tǒng)內前房角鏡和人眼模型的剖面圖
Net)l@IB] 幾何模型建構完成后，仿真程序準備的下一步驟是建構光源，照亮眼睛前房（在角膜和虹膜之間）。標準前房角鏡的程序指出，所需的最理想照明光源為狹縫光源。于圖6展示的為FRED光源設定對話窗口。Positions/Directions目錄選項可允許使用者設定所需的光線數(shù)、光源的尺寸和角度的特性。 GYC&P]
5vf t} f G%!\ p:w 圖 6. Source對話框的位置/方向目錄選項. 6;cY!
為進行更深入的分析，使用者或許需要的光源為具有特殊的光頻譜信息、切趾角度或位置。這些操作以及許多其它關于光源的定義，都可以在Source對話窗口的各種目錄選項找到。使用者可以選擇如圖7所顯示的標準CDF波長，或如同圖8所示的來數(shù)字化光源光譜曲線。注意這兩個實例，F(xiàn)RED可將不同的波長以顏色區(qū)別，而易于觀看。 "<x~{BN ? to qzS!&.v 圖 7. 設定FRED中的光源頻譜
).C! 圖 8. 數(shù)字化包含頻譜數(shù)據(jù)的圖形創(chuàng)建一個FRED光源
87KrSZ 增加光源所定義的切趾也是一簡單的操作流程。在FRED中光源對話窗口內的Power目錄選項中，提供了數(shù)種可預先定義切趾的選項，以供定制所需的光源輪廓。圖9為展示一高斯特殊切趾類型的laser diode(雷射二極管;激光二極管)或 LED的典型范例：
4|N\Q=, GQ2Pm nV + 圖 9. FRED光源高斯空間切址法.
Ug lG!1L 在置入光源之后，開始去最佳化照明狀態(tài)后，一額外的顏色視學用于影像光線經過前房角鏡后能讓使用者易于觀看。FRED提供數(shù)百種慣用的透鏡在七種熱門廠商數(shù)據(jù)庫中。此完整的光線追跡模型如圖10 所示。 ~AanU1U< b$O_L4CP 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
=`~Z@IbdI 在此文中，光線的顏色并不是根據(jù)波長而訂定的。FRED具有當光線碰擊到表面時，能將4種不同的情形以顏色區(qū)別出來：反射、穿透、散射或繞射。如圖11 ，從角膜后方表面散射的光線可改為綠色，而從虹膜散射的光線為紅色。 "F$o!Vk
=nx:GT3&[ S9R]Zl7{- 圖 11. 根據(jù)表面和交線的種類來設定顏色.
F,M"/hnPT 作為FRED中一個分析的范例，如圖12為透鏡焦點的斑點圖，期能展示光線在虹膜與角膜內的散射情形。上圖與下圖對照著如右所示的平面與曲面的虹膜的差異。正如我們所期許的，在影像的擷取中我們能觀看出下圖具有一較小或封閉的角度。 drKjL o[y K;p<f{PE 圖 12. 使用平面和曲面虹膜的點狀圖
:KSor}t 參考文獻：
