浅析眼视光器械必备之目视式焦度计

文/王英丽

浅析眼视光器械必备之目视式焦度计

文/王英丽

1 焦度计简介

在眼镜片加工过程中，焦度计是必备器械之一，也称作屈光度计、查片机、镜片测度仪等。它主要用于测量眼镜片（包括角膜接触镜片）的球面度数、柱面（散光）度数、散光轴位、棱镜度，确定镜片的光学中心，检查镜片是否正确安装在镜架中等。

焦度计按显示方式可分为连续显示式与数字舍入式两类。连续显示式焦度计是一种连续刻度的焦度计，数字舍入式焦度计是将测量值经四舍五入后成为最接近的增量值。按设计原理可分为目视式焦度计、投影式焦度计和自动式三大类（见图1）。本文重点介绍目视式焦度计，讨论关于目视式焦度计的结构、原理以及使用、保养等问题。

图1 焦度计分类框图

2 焦度计的结构及原理

2.1 焦度计的结构

焦度计的外部结构及其名称如图2，其核心光学系统由带标记分划板的准直系统和望远系统组成，外部结构主要由目镜补偿手轮、轴位调整手轮、顶焦度调整手轮、锁紧钮、打点器、夹头、水平挡板、支撑座、轴位调整手轮、支撑座以及主电源开关等几个部分构成。

图2 焦度计基本结构图

表1列出了焦度计的主要基本结构并对其作用进行了简单的介绍。

结构名称 作用目镜补偿手轮 补偿检查者的屈光不正轴位调整手轮 调整待测镜片测量其轴位顶焦度调整手轮 调整待测镜片测量其顶焦度锁紧钮 锁紧机身打点器 在待测镜片上打3个点做为光心夹头 夹紧镜片水平挡板 使镜片保持水平支撑座 放置镜片机座 支撑焦度计的机身主电源开关 打开/关闭电源表1 焦度计主要部件基本作用介绍表焦度计

眼视光器械一般由接收（或观察）系统和照明系统两大部分组成。焦度计的基本光学结构包括一个由带标记分划板的准直系统，为核心照明光学系统；和一个由带有反光面三棱镜（转向棱镜）的望远系统，为基本接收系统，其基本光学结构如图3所示。

图3 目视式焦度计的光学结构

2.2 焦度计的基本工作原理

目视式焦度计的核心光学系统是由带标记分划板的

图4 目视式焦度计光学原理图

在焦度计上未放被测镜片3 时，标记分划板T位于准直光管物镜1 的焦平面上，可在读数望远镜2中获得标记T 的清晰像。若在焦度计上放入被测镜片3 后，则需沿光轴移动标记分划板T 才能再次在读数望远镜2 中获得的标记分划板T 的清晰像。设标记分划板T 沿轴向移动量为z1，移动后T位于A 点处，被测镜片的顶焦度为D。对于准直光管物镜1，位置A 的像点为A′，准直光管物镜1 的焦距为f′1。

根据牛顿公式：

当读数望远镜能清晰看见分划板T 的像时, A′点应位于被测镜片后焦点上，从被测镜片后顶点到其后焦点的距离为后顶焦距l′f ，镜片后顶点到焦度计镜片支座之间的距离为x。

即被测镜片的顶焦度与标记分划板T 的轴向移动量成正比。根据测得的z1即可获得被测镜片的顶焦度。这类仪器国内外均有产品出售, 且已普遍用于眼镜行业。如Topcon 公司的LM 型和LM-3 型、Nikon 公司的OL-5S/5A 型以及Zeiss 公司的顶点屈光度计等，国产型号有D6Y-1 型、BJC-1 型、CCQ-1型和便携型等。

3 焦度计光学系统及光标的分析

3.1 焦度计光路结构

目视式焦度计的光学系统由上下两个光路组合而成，上光路为检查光路，判断对焦是否准确、测量轴位和棱镜度，作为检查依据；下光路为读数光路，可以获得移动分化板的轴向移动距离z1的值，从而可以获得所测镜片的顶焦度值D，是读数依据。上下光路成像在视标屏上，视标屏参照刻度如图5所示，视标屏是整个仪器的测定平台，设有视场横线和视场纵线，用于控制光标像定位，另外设有焦度刻度、棱镜刻度和轴底向刻度，分别用于测定主子午线顶焦度、棱镜轴位、棱镜度和定向。下部白色框内的数据是下光路像，表示待测镜片的顶焦度数；其余部分为上光路像，用于判断对焦是否准确。上光路的准确与否是下光路能否获得准确检查结果的前提，上下光路关系如图6。

图5 视标屏的参照刻度

图6 角膜曲率计上下光路作用关系框图

3.1.1 焦度计的上光路

焦度计上光路在角膜曲率计中的位置、具体光路结构及实物如图7所示。光源发出光经过滤色片变成绿色，经过准直物镜变成平行光，透过被测镜片进入准直目镜，此时移动标记分化板使标记清晰成像在固定分化

图7 焦度计上光路介绍

3.2.2 焦度计的下光路

焦度计的下光路组整体结构如图8所示，其在焦度计中的位置、具体光路结构及实物对照如图所示。其传播路径为——光源发出光，经过导光管照亮刻度，经过转向棱镜转向，被放大镜放大，在经过转向棱镜转向最终被观察者观察。

图8 焦度计下光路介绍

4 焦度计的功能

焦度计是用于测量眼镜片（包括角膜接触镜片）的球面度数、柱面（散光）度数、散光轴位、棱镜度、确定镜片的光学中心。其临床作用如下：

（1）测球面镜眼镜的左右镜片的顶焦度、点出镜片光心、测出镜片的光心距。

（2）测球柱眼镜的左右镜片的顶焦度、散光轴向、点出镜片光心、测出镜片的光心距。

（3）测球面镜片的顶焦度、点出镜片光心，分别测出距镜片光心同距离和不同距离处的棱镜度及基底朝向。

（4）测球柱片的顶焦度、散光轴向、点出镜片光心、测出距镜片光心同距离和不同距离处的棱镜度及基底朝向。

5 焦度计的常见故障与维护

5.1 常见故障

在焦度计的使用过程中常见故障和具体维修方案如下：

（1）接通电源，打开开关后灯泡不亮，对此——

① 检查电源供电是否正常，接触是否良好；

治疗后随访3～5年。至2017年12月，共有5名患者复发，其中盆腔复发2例(7.14%)，远处转移3例(10.7%);3年肿瘤复发率为7.14%。

② 检查保险丝是否完好；

③ 检查灯泡是否损坏，如需更换，打开保护盖，即可拆装。

（2）焦度计测量手轮零位有偏移，对此——

① 拧松固定指标的螺钉，将指标对正零位后，再拧紧。

（3）焦度计光学系统成像不清晰，对此——

① 首先检查光源是否有脏污，可用软布擦净；

② 检查灯泡是否发黄发黑，必要时可更换；

③ 检查准直光管物镜、读数系统的光学元件表面上是否沾有灰尘、油污、手印，或者发霉，前者可用脱脂棉蘸少许酒精乙醚混合液轻擦，后者用脱脂纱布沾碳酸钙蒸馏水乳液小心擦洗；

④ 检查后座灯泡是否偏离仪器光轴引起视差，此时需调整灯泡的位置。

（4）在未放置镜片时，对标志分划板进行调焦，发现其十字线中心和目镜分划中心有偏移，而且标志分划板十字线中心和边缘不能同时清晰，对此——

① 检查仪器是否使用不当；

② 仪器是否受过强烈振动或撞击，导致光学元件发生位移，破坏各透镜光轴的同轴度，产生由同轴度误差所引起的中心不对称畸变、中心慧差和像散。可通过调整准直光管物镜，合理调整镜片支承座背后接圈外圆上的3个中心调节螺钉，重新获得两分划中心的重合。

（5）仪器的示值误差，对此——

① 按照正确的方法检定仪器各点的示值误差；如果各点的示值误差是一个定值或接近定值，而且正好与其零位误差相等，则可以通过调整零位来调整示值误差。调整步骤为：1.拧松固定指标的螺钉，将指标对正零位，再拧紧螺钉；2.如果指标移动已经在极限位置，无法完全校正零位，可松开屈光度测量手轮侧面上的几个固定螺钉，使轴的转动与刻线度盘相分离，调整使其零位误差为零，再固紧所松开的螺钉。

② 零位误差校正后，重新检定示值误差。如果仪器示值误差呈周期性或不规则的变化，这是由于机械零件之间的间隙，机械零件加工中的偏心及其他几何误差因素，使得测量手轮在转动过程中，有空程和偏心等现象，从而导致标志（移动）分划板在沿轴向移动时，有周期性或不规则变化误差的产生，若此项误差超过示值误差的允许范围，必须对此项误差进行消除或减少。调整步骤为：1.首先检查是否操作得当；2.拆下零件并对其清洗，重新上油后安装，调整各部件的相互配合关系，重新检定；3.若误差仍然存在，则应对有关零件进行更换。

（6）打印镜片光学中心标记偏移，对此——

调整步骤为：1.用标准镜片作被测镜，测定后将活动分划像中心的十字中心与望远镜分划的十字中心对正，用打印机构打印镜片中心标记A；2.将标准镜片旋转180°再作测定后打印镜片中心标记B；3.如若A和B不重合说明打印镜片的光学中心偏移，就要调整打印机构，直至A和B重合为止。

（7）打印镜片后无墨迹或标记不清，对此可取下印盒添加墨汁。5.3 保养与维护

焦度计是精密光学仪器，必须精心维护与保养，才能保持仪器精度，延长仪器的使用寿命。其保养方法如下：

① 使用焦度计之前，须熟悉仪器原理、结构、检测方法等。

② 使用仪器时，不得碰撞，镜头零件不可随意拆卸，转动部位不能用力过大过猛，柔和操作。仪器使用完毕，须做好清洁工作，套上仪器套。

③ 经常保持仪器的清洁，玻璃表面如有灰尘，脏物可用松毛刷轻轻拂去，用镜头纸轻轻擦净，严禁用手触摸玻璃表面。如有手印污迹，须用脱脂棉蘸酒精乙醚混合液擦试干净。

④ 仪器应放在干燥，空气流通的房间内，防止受潮后光学零件发霉发雾，避免强烈振动或撞击，以防光学零件损伤或松动，影响测量精度。

⑤ 焦度计应及时送计量检测机构进行周期检定（检定周期为1年），以保证其测量值的准确可靠。o