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Tipo: Dissertação de Mestrado
Título: Metodologia de otimização de lentes intraoculares monofocais e multifocais modeladas computacionalmente em modo não sequencial com base em algoritmo genético
Autor(es): Luiz Melk de Carvalho
primer Tutor: Davies William de Lima Monteiro
primer miembro del tribunal : Luciana Pedrosa Salles
Segundo miembro del tribunal: Rodney Rezende Saldanha
Tercer miembro del tribunal: Otavio Gomes de Oliveira
Resumen: Este trabalho apresenta uma metodologia para otimização de lentes intraoculares (LIOs) por meio de modelagem computacional não sequencial no software Zemax®. A metodologia abordada se baseia no emprego de um algoritmo de otimização de busca global denominado Non-dominating Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II) implementado no software Matlab® para otimizar os parâmetros de LIOs monofocais e multifocais. No que diz respeito às LIOs monofocais, que representam problemas de otimização mono-objetivo, o algoritmo NSGA-II tem a função de encontrar a região de convergência do ótimo global das mesmas. Tal região permite que seja possível alcançar o melhor desempenho óptico do sistema (representado por sua curva de limite de difração). Além disso, será avaliada a robustez desse algoritmo na otimização de LIOs monofocais que apresentam desvios em sua superfície óptica com o intuito de simular situações práticas em que exista um desalinhamento no eixo do torno que fabrica as superfícies da lente. Quanto às LIOs multifocais, que representam problemas de otimização multiobjetivo, o algoritmo NSGA-II tem a função de otimizar o sistema apresentando soluções que atendam múltiplos requisitos (qualidade óptica em seus múltiplos pontos focais) de acordo com as necessidades do usuário. A grande vantagem dessa abordagem reside na capacidade do NSGA-II em lidar com problemas multiobjetivos e em sua capacidade de busca global das soluções ótimas em relação aos métodos determinísticos tradicionais que não apresentam tal capacidade e flexibilidade. Os resultados alcançados comprovam que o NSGA-II foi capaz de encontrar a região de ótimo global de todas as dioptrias de LIOs monofocais simuladas e para aquelas LIOs que apresentavam desvios em sua superfície foi possível encontrar soluções cuja qualidade óptica é superior ao de LIOs esféricas presentes no mercado. Além disso, os resultados indicam que o NSGA-II foi capaz de otimizar uma LIO multifocal refrativa que apresentou características ópticas compatíveis com a de LIOs multifocais refrativas comercializadas. Tal fato valida, portanto, a capacidade do algoritmo em solucionar problemas mono e multiobjetivos, não só na área de óptica aplicada à LIOs, mas em qualquer área que execute atividades relacionadas à modelagem de sistemas ópticos refrativos e reflexivos no Zemax, como, por exemplo, lentes de câmeras com aplicação industrial ou de entretenimento, matriz de microlentes para sensores de frente de onda, faróis automotivos etc.
Abstract: This paper presents a methodology for optimization of intraocular lenses (IOLs) using computational non-sequential modeling of the Zemax® software. The methodology discussed is based on the use of an optimization algorithm for global search called Non-dominating Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II) implemented in Matlab® software to optimize monofocal and multifocal IOLs' parameters. With respect to monofocal IOLs, which represents a mono-objective optimization problem, the NSGA-II algorithm has the task of finding the region of convergence to the global optimum of those lenses. This region allows it to be possible to achieve the best optical performance of the system (represented by its diffraction limit curve). Moreover, the robustness of the algorithm will be evaluated through the optimization of monofocal IOLs that exhibit deviations in its optical surface in order to simulate practical situations where there is an axis misalignment of the lathe that produces the surfaces of the lens. As for the multifocal IOLs, which represents multi-objective problems, the NSGA algorithm has the function of optimizing the system by presenting solutions that meet multiple requirements (the optical quality in its multiple focal points) according to the user's needs. The big advantage of this approach lies in the ability of the NSGA-II to deal with multi-objective problems and its ability to search the global optimal solutions than traditional deterministic methods that dont have such capability and flexibility. The results show that the NSGA-II was able to find the region of global optimum for all diopters of monofocal IOLs simulated and for those lenses that presented deviations on its surface it was possible to find solutions that showed a better optical quality than the spherical IOLs encountered in the market. Furthermore, the results indicate that the NSGA-II was able to optimize a refractive multifocal IOL that showed optical characteristics compatible with refractive multifocal IOLs marketed. This, therefore, validates the ability of the algorithm to solve mono- and multi-objective problems not only in the field of optics applied to IOLs, but in any area that performs activities related to the modeling of refractive and reflective optics in Zemax as, for example, camera lenses with industrial or entertainment application, microlens array for wavefront sensors, automotive lights etc.
Asunto: Engenharia elétrica
Algoritmos genéticos
Lentes intra-oculares
Idioma: Português
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Institución: UFMG
Tipo de acceso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9UJP7Y
Fecha del documento: 11-dic-2014
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