Method for the generation and visualization of cross-sectional images of three-dimensional point spread functions for rotationally symmetric intraocular lenses

Abstract

Cross-sectional images of three-dimensional point spread functions of intraocular lenses are used to study their image formation. To obtain those, light sheet-based methods are established. Due to the non-negligible thicknesses of the light sheets, the image quality of the cross-sectional images is constrained. To overcome this hurdle, we present a dedicated evaluation algorithm to increase image quality in the post-processing step. Additionally, we compare the developed- with the light sheet method based on our own investigations of a multifocal diffractive intraocular lens conducted in an in-house designed optical bench. The comparative study showed the clear superiority of the newly developed method in terms of image quality, fine structure visibility, and signal-to-noise ratio compared to the light sheet based method. However, since the algorithm assumes a rotationally symmetrical point spread function, it is only suitable for all rotationally symmetrical lenses.

Die Rostocker Methode zur qualitativen und quantitativen Bewertung von Intraokularlinsen

“…At the various focal points, especially in the intermediate focus, halos appear in the outer image areas, which only appear with the new algorithm, with SNR improved by about 2 orders of magnitude. We have published detailed studies on this subject 19 . On closer inspection, as pupil size increases, the focal points shift to smaller axial position values.…”

“…3 zeigt den schematischen Ablauf für die Berechnung der Intensitätsverteilung. Weitere Zwischenschritte sind hier nicht erläutert, aber sind von uns in 19 ausführlich publiziert. Der hochparallelisierte Mathematica-Algorithmus benötigt auf einem leistungsfähigen Desktop-Computer für die vollständige Auswertung eines Bildstapels mit 230 axialen Einzelbildern ca.…”

“…Dabei gilt, je höher der Wert, desto besser ist die Qualität. Hier ist das SNR die Differenz aus den mittleren Amplituden des Signals und des Rauschens dividiert durch die Varianz des Rauschens 19 .…”

“…3 shows the schematic procedure for calculating the intensity distribution. Further intermediate steps are not explained here, but are published in detail in [19]. It takes about half an hour on a powerful desktop computer for the highly parallelized Mathematica algorithm to perform a complete evaluation of an image stack with 230 axial frames.…”

“…An den verschiedenen Brennpunkten, insbesondere im Intermediärfokus, erscheinen in den äußeren Bildbereichen Halos, die erst durch den neuen Algorithmus, mit einem um etwa 2 Größenordnungen verbesserten SNR, auftreten. Detaillierte Untersuchungen dazu wurden von uns publiziert 19 . Bei genauerer Betrachtung verschieben sich mit zunehmender Pupillengröße die Fokuspunkte zu kleineren Werten der axialen Position.…”