綜合驗(yàn)光機(jī)光學(xué)元件分析

綜合驗(yàn)光機(jī)是現(xiàn)代視光學(xué)檢查中不可或缺的設(shè)備，其核心功能依賴于多種光學(xué)鏡片的組合與協(xié)同工作。這些鏡片通過精確的光學(xué)設(shè)計(jì)和參數(shù)調(diào)整，幫助驗(yàn)光師準(zhǔn)確測(cè)量患者的屈光狀態(tài)、雙眼視功能及眼位情況。

（圖源網(wǎng)絡(luò)，侵刪）

一、工作原理

綜合驗(yàn)光機(jī)的工作原理基于光學(xué)成像和屈光矯正。通過調(diào)整光學(xué)鏡片的位置和參數(shù)，改變進(jìn)入眼睛的光線路徑，從而模擬不同的屈光狀態(tài)。驗(yàn)光師根據(jù)患者的視覺反饋，逐步調(diào)整鏡片組合，最終確定最佳的屈光矯正方案。

二、光路結(jié)構(gòu)

綜合驗(yàn)光機(jī)的光路結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個(gè)部分：

1. 光源系統(tǒng)：提供穩(wěn)定的照明，通常使用白光或特定波長的單色光。

2. 鏡片組：包括球鏡、柱鏡、棱鏡等，用于調(diào)整光線的聚焦和偏轉(zhuǎn)。

3. 視標(biāo)系統(tǒng)：顯示不同圖案或文字，供患者觀察。

4. 反射與折射元件：如分光鏡、反射鏡等，用于引導(dǎo)和調(diào)整光路。

5. 接收系統(tǒng)：包括患者的眼睛和驗(yàn)光師的觀察系統(tǒng)。

（圖源網(wǎng)絡(luò)，僅供學(xué)習(xí)）

三、驗(yàn)光流程

綜合驗(yàn)光機(jī)的驗(yàn)光流程通常包括以下步驟：

1.初始檢查：使用球鏡片初步矯正視力。

2.散光檢測(cè)：通過柱鏡片和交叉柱鏡確定散光度數(shù)和軸位。

3.雙眼平衡：使用棱鏡片和偏振鏡片檢查雙眼協(xié)調(diào)性。

4.近用視力檢查：使用近用視力鏡片評(píng)估老花情況。

5.特殊檢查：如色覺檢查、立體視覺檢查等。

四、光學(xué)元件與鏡片的作用

綜合驗(yàn)光機(jī)中的光學(xué)鏡片是其核心組成部分，每種鏡片都有特定的功能和應(yīng)用場(chǎng)景：

1.球鏡

球鏡片通常設(shè)計(jì)用于可見光波段（400-700 nm），以確保在驗(yàn)光過程中提供清晰的視覺體驗(yàn)。球鏡負(fù)責(zé)用于矯正近視和遠(yuǎn)視，其中涉及到兩種透鏡，平凸透鏡和平凹透鏡，在綜合驗(yàn)光機(jī)中，球鏡片通過旋轉(zhuǎn)或滑動(dòng)機(jī)構(gòu)快速切換，驗(yàn)光師可以根據(jù)患者的反饋調(diào)整鏡片組合。

平凸透鏡一面為平面，另一面為凸面，主要用于矯正遠(yuǎn)視（正鏡片），凸面使光線匯聚，增加光線的聚焦能力，用于增加屈光力。

平凹透鏡一面為平面，另一面為凹面，主要用于矯正近視（負(fù)鏡片），凹面使光線發(fā)散，減少光線的聚焦能力，用于減少屈光力。

在綜合驗(yàn)光機(jī)中，球鏡片的設(shè)計(jì)需要滿足以下要求：

高光學(xué)精度：鏡片的曲率半徑和厚度必須精確控制，曲率半徑?jīng)Q定了鏡片的凸面或凹面形狀，以確保屈光力的準(zhǔn)確性；中心厚度影響鏡片的光學(xué)性能和重量。

低像差：鏡片需要盡量減少球差、色差等光學(xué)像差，以保證成像質(zhì)量。

輕量化與耐用性：鏡片材料通常采用光學(xué)玻璃或樹脂，既輕便又耐用。

屈光度（Diopter, D）：表示鏡片的屈光能力，范圍為-20 D至+20 D。

材料折射率（Refractive Index）：通常為1.5至1.7，影響球鏡的屈光力和色散特性。

2.柱面鏡

柱面鏡（應(yīng)用波段可見光400-700 nm）在綜合驗(yàn)光機(jī)中用于檢測(cè)和矯正和散光，通過旋轉(zhuǎn)柱面鏡，確定散光的軸位和度數(shù)完成檢測(cè)，通過調(diào)整柱面鏡的屈光度和軸位，使光線在水平和垂直方向上聚焦于視網(wǎng)膜用于散光矯正。它的特點(diǎn)在于一個(gè)方向有曲率（柱面軸上有曲率，用于聚焦或發(fā)散光線），另一個(gè)方向無曲率（在垂直于柱面軸的方向上為平面，不改變光線的傳播方向）。根據(jù)其適用類型，我們分為正柱面鏡和負(fù)柱面鏡。

正柱面鏡形狀為凸柱面鏡，在柱面軸上聚焦光線，用于矯正某一方向的散光。

負(fù)柱面鏡形狀為凹柱面鏡，在柱面軸上發(fā)散光線，用于矯正另一方向的散光。

柱面鏡的光學(xué)特性主要體現(xiàn)在其非對(duì)稱性，單向聚焦或發(fā)散只在柱面軸上改變光線的傳播方向。像散矯正用于矯正散光，使光線在水平和垂直方向上聚焦于同一平面。

柱面鏡參數(shù)

屈光度（Cylindrical Power, D）：表示柱面鏡的屈光能力，范圍為-6 D至+6 D。

軸位（Axis, °）：表示柱面鏡的柱面軸方向，范圍為0°至180°。

曲率半徑（Radius of Curvature）：決定柱面鏡的曲率。

材料折射率（Refractive Index）：通常為1.5至1.7，影響柱面鏡的屈光力。

交叉柱鏡是綜合驗(yàn)光機(jī)中用于精確調(diào)整散光度數(shù)和軸位的關(guān)鍵光學(xué)元件，它由兩個(gè)正負(fù)柱面鏡組成，其柱面軸相互垂直（通常為90°），且屈光度相等但符號(hào)相反（正負(fù)屈光力）；通過旋轉(zhuǎn)手柄快速翻轉(zhuǎn)交叉柱鏡，實(shí)現(xiàn)正負(fù)屈光力的方向。中心標(biāo)記指示交叉柱鏡的軸位方向（0°至180°）。一個(gè)交叉柱鏡一般可能由+0.25 D和-0.25 D的兩個(gè)柱面鏡（用于調(diào)整屈光度）組成。

3.棱鏡

在綜合驗(yàn)光機(jī)中，棱鏡片通常是三棱鏡，截面為三角形，通常為等腰三角形或直角三角形，主要功能是偏轉(zhuǎn)光線。用于檢測(cè)和矯正眼位偏差（如檢測(cè)斜視或隱斜視），評(píng)估眼睛的位置和協(xié)調(diào)性；光線通過棱鏡時(shí)會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角度取決于棱鏡的頂角和折射率，棱鏡度（Prism Diopter, Δ）用于量化偏轉(zhuǎn)能力，1 Δ表示光線在1米處偏轉(zhuǎn)1厘米。

其次還有Risley旋轉(zhuǎn)棱鏡，由兩個(gè)三棱鏡組成，可以相對(duì)旋轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)兩個(gè)棱鏡，可以調(diào)整偏轉(zhuǎn)方向和角度，可連續(xù)調(diào)整棱鏡度。在整個(gè)棱鏡使用中，通過棱鏡調(diào)整光路，幫助患者實(shí)現(xiàn)雙眼單視斜視矯正；棱鏡起到分離雙眼視標(biāo)，評(píng)估雙眼視功能完成雙眼平衡檢查。

棱鏡片主要參數(shù)

棱鏡度（Prism Diopter, Δ）：表示光線的偏轉(zhuǎn)能力，范圍為0 Δ至20 Δ。

頂角（Apex Angle）：決定棱鏡的偏轉(zhuǎn)能力，通常為5°至15°。

材料折射率（Refractive Index）：通常為1.5至1.7，確保偏轉(zhuǎn)角度的準(zhǔn)確性，避免影響棱鏡的偏轉(zhuǎn)能力。

基底方向（Base Direction）：表示棱鏡的偏轉(zhuǎn)方向，通常為基底向上、向下、向內(nèi)或向外。

材料及色散：棱鏡材料通常采用低色散光學(xué)玻璃或樹脂材料，以避免引入色差。

4.濾光片

在綜合驗(yàn)光機(jī)中通常采用紅綠帶通濾光片，分別用于輔助驗(yàn)光師進(jìn)行球鏡度數(shù)的微調(diào)和雙眼平衡檢查。通過BP620窄帶紅色濾光片和BP530窄帶綠色濾光片實(shí)現(xiàn)光學(xué)濾波。在綜合驗(yàn)光機(jī)中，通過紅綠視標(biāo)比較，可以判斷球鏡度數(shù)是否準(zhǔn)確。還可以通過紅綠濾光片分離雙眼視標(biāo)，評(píng)估雙眼協(xié)調(diào)性。由于紅光（620 nm）和綠光（530 nm）的波長差異較大，人眼對(duì)它們的聚焦位置略有不同，通過比較紅綠視標(biāo)的清晰度，判斷球鏡度數(shù)是否準(zhǔn)確。如果紅光視標(biāo)更清晰，說明球鏡度數(shù)不足；如果綠光視標(biāo)更清晰，說明球鏡度數(shù)過高。

參數(shù)要求

中心波長:約620 nm/530 nm，

帶寬:約10-20 nm

透過率：>90%

截止深度：＞OD2

5.分光鏡和反射鏡

分光鏡能夠?qū)⑷肷涔饩€分為反射光和透射光兩部分，由光學(xué)玻璃或薄膜涂層制成。在驗(yàn)光機(jī)中，用于將光線分為兩路，一路傳遞至患者的眼睛，另一路傳遞至驗(yàn)光師的觀察系統(tǒng)，在雙眼平衡檢查中，分光鏡可用于分離雙眼視標(biāo)。

在綜合驗(yàn)光機(jī)中，常用到平面反射鏡和 曲面反射鏡。平面反射鏡常用于將光源發(fā)出的光線反射至視標(biāo)系統(tǒng)或患者的眼睛，為確保其光路效率，其反射率通常需要達(dá)到95%以上。曲面反射鏡可用于調(diào)整光線的聚焦?fàn)顟B(tài)，優(yōu)化光路效率，也常用于替代透鏡，減少色差。

6.偏振片和中性密度濾光片

偏振鏡片用于分離雙眼視標(biāo)，檢查雙眼視功能。中性密度濾光片用于平衡雙眼亮度。

綜合驗(yàn)光機(jī)中的光學(xué)鏡片是其功能實(shí)現(xiàn)的核心，通過球鏡、柱鏡、棱鏡、偏振鏡等多種鏡片的組合與調(diào)整，驗(yàn)光師能夠全面評(píng)估患者的屈光狀態(tài)和視覺功能。每種鏡片都有其特定的參數(shù)和波段應(yīng)用，確保驗(yàn)光過程的精確性和可靠性。光學(xué)鏡片在綜合驗(yàn)光機(jī)中的地位不可替代，其設(shè)計(jì)與應(yīng)用直接決定了驗(yàn)光結(jié)果的準(zhǔn)確性和患者的視覺健康。