检影验光的原理新解及应用

文/刘莹莹

检影验光的原理新解及应用

文/刘莹莹

检影验光是准确的客观验光方法。对于验光师来说，不仅要熟练掌握检影验光的方法，而且还应掌握好检影验光的原理。检影验光的原理是学习检影验光的基础，以往关于检影验光的原理大多是从光束的角度去解释的，这与我们对一般光学现象的解释并不一致。在几何光学中，研究方法一般是从光线的角度分析光学现象，那么能否利用几何光学的基本方法，从光线的角度分析检影，从而研究采用普通方法无法分析的问题呢？经过研究，笔者发现问题的关键在于如何看待视孔：如果将视孔看作是光阑，那么需要从光束的角度分析，才能解释检影的原理；如果将视孔看作是一个几何点，那么就可以利用几何光学的知识，从光线的角度分析检影验光。本文将详细讨论如何采用单一一条主光线分析检影验光的原理，并且利用几何光学的基本知识推导出影动相对速度的公式。

1 检影验光的原理

检影验光的光路图如图1所示。由检影镜发出的光，经过眼睛屈光系统的折射在眼底形成一个光斑，由眼底光斑发出的光，经过检影镜的视孔，进入检查者的眼睛。当检影镜向上转动时，眼底光斑也会随之向上移动。当检影镜向下转动时，眼底光斑也会向下移动。在检影镜转动的同时，由于患者眼睛的屈光状态不同，检查者会看到逆动、顺动、中和3种不同的影动图像。

图1

1.1 逆动

由眼底光斑发出的光会在它的共轭焦点（即眼睛的远点聚焦），同时，我们将检影镜的视孔看作是一个几何点。如果眼睛的远点位于检影镜前面（患者的屈光不正度小于检影距离的屈光度w，w为负），由眼底光斑发出的光经过眼睛屈光系统的折射作用，再经过眼睛远点和检影镜的视孔，进入检查者的眼睛。根据光的直线传播原理，它的光路图如图2所示，在图中眼底光斑位于视轴之上，那么它所对应的眼睛的远点应位于视轴之下。在检查者看来，患者眼底反光是由位于视轴之下的位置发出的，检查者就会看到逆动影动。

图2

1.2 顺动

顺动的原理与逆动的原理相似，由眼底眼光斑发出的光线经过检影镜的视孔和眼睛的远点，此时眼睛的远点位于检影镜后面且位于视轴的下方，顺动的光路图如图3所示，在检查者看来眼底反光是由眼睛的上方发出，检查者会看到顺动图像。

图3

1.3 中和

如果眼睛的远点与检影镜的位置一致，当检影镜垂直放置时，由眼底光斑发出的光聚焦于检影镜视孔，检查者会看到患者的眼睛瞳孔充满光；当检影镜转动时，由眼底光斑发出的光聚焦于检影镜视孔的上方或下方，会看到患者的瞳孔区是全暗的，这样检查者会看到所谓的中和影动。

2 影动相对速度公式的推导

采用单一一条主光线分析检影验光的方法不仅可以简单明了地表示检影验光的原理，也可以用它来定性定量地分析影动图像，现举例说明，推导影动相对速度的公式。

在检影中可以根据影动速度来判断患者的屈光不正度，如果能用公式表示影动的速度，那么对于实际的检影操作就会有很大的帮助。一般来说，影动的速度不易直接求出，为此引入影动相对速度的概念，可以用影动的相对速度来表示影动的快慢。我们把影动速度与检影镜转动速度的比值称为影动的相对速度，在图4中，影动的相对速度等于影动角度/检影镜转动的角度，也就等于θ/Φ。

图4

在图4中，由检影镜直接光源S’发出的光线在患者眼底Q点成像，由Q点发出的光线，经过眼睛的远点Q’和检影镜的视孔C进入检查者的眼睛。其中k表示眼睛远点的距离，x表示检影镜直接光源的距离，w表示检影镜的距离。

由检影镜发出的光线和由眼底光斑发出的光线都是近轴光线，θ、Φ、u均很小，它们的正切值可以用其角度的弧度值代替。

由上面的等式，可得：

设检影镜距离的屈光度是w，检影镜直接光源距离的屈光度是x，患者眼睛的屈光不正度是k，在图中它们均是负值，所以有

将上面的等式代入①、②，整理后可以得出：

将③④相乘，可得：

此式为检影影动相对速度的公式。它表明影动的速度与检影镜距离、检影镜直接光源距离和患者的屈光不正度三者密切相关。

这种将检影验光中复杂的光路图简化为单一主光线的方法，实际上为检影验光建立了一个简化的光学模型。通过这个光学模型，采用数学分析的方法，推导出影动相对速度的公式。由此可见，这个简单的光学模型不仅可以直观地解释检影的原理，而且为采用数学分析的方法客观分析检影验光提供了有用的工具。

作者单位：天津职业大学眼视光工程学院