电脑验光仪的沿革

文/陶会荣 靳瑾

1 概述

电脑验光仪是综合运用电子、计算机、现代光学等技术研制而成，以客观检查被测眼的屈光状态，之所以被称为电脑验光仪，是因为它利用了电子计算机系统来进行验光。最早的电脑验光仪由电子管、晶体管两者并用而成，主机重达500多斤，另外还有2台电动机控制，其中一台控制主机姿态，另外一台则控制仪器升降。此外，验光数据还需一台自动电传打字机打印，且需两个人同时操作。以后，随着集成电路的出现，电脑验光仪体积显著缩小，设备重量随之减轻，电脑运算速度也得到了提升。同时，人们利用双针孔成像原理、激光技术、红外线等先进技术，加上电脑革新技术，在20世纪六七十年代研制出新型的电脑验光仪。但这种新型电脑验光仪没有全自动检测眼睛的功能，即不能实现自动寻找被测眼瞳孔、自动对焦、自动换眼检测的功能，而且它检测眼睛时，电脑接收的反射光只是几个点而不是一个圆环，不过测量数据能够通过电脑自动处理，因此可以称之为半自动电脑验光仪，半自动电脑验光仪成为日后全自动电脑验光仪的基础。后来，随着科技的发展，全自动电脑验光仪开始问世，它兼具自动检测和手动检测功能，虽然内部复杂，但外部结构简单、易操作，在短时间内就能学会使用，而且其自动检测功能不需要验光师手动去对准眼睛，能够自动对焦、自动换眼检测，如果出现一些基本故障，它还能够通过显示屏显示出来，这为后续的维修工作带来很多便利。全自动电脑验光仪准确率大大提高，避免了人为操作的误差，提升了验光工作效率，实现了对眼睛真正意义上的全自动检测。如今，电脑验光仪正向着更加自动化、精确化的方向发展，不仅能够检测被测眼的近（远）视程度，还能检测被测眼的散光、光轴、轴位等，并附加了许多其他功能。

2 外部结构图

图1 早期电脑验光仪

图2 现今全自动电脑验光仪

3 分类及特点

电脑验光仪有主观型与客观型之分。被测者在测屈光状态时调整测试视标的位置，使得被测眼能够清晰地看到测试视标移动的位移，进而判断被测眼的屈光不正程度，此为主观型电脑验光仪；不借助被测者的主观知觉，完全通过电脑或者检影来判断远点的位置，验光仪中的计算机根据光学知识计算判断被测眼的屈光不正程度，此为客观型电脑验光仪。现今大多数电脑验光仪为客观型自动电脑验光仪，其优点是快速、直观、准确，为主观验光提供了一个很好的参考标准。其缺点是会受一些不相干元素影响。

4 基本组成

如图3所示，电脑验光仪一般包括升降工作台、定位系统、验光仪主机等，验光仪主机由放松调节与固视（雾视）系统、观察瞄准系统、移动光斑系统、测量系统、记录系统等组成。

图3 电脑验光仪基本结构图

5 原理

最早出现的验光仪采用盘氏原理。如图3所示，它是根据眼睛看物体时的调节张力来判断眼睛的屈光程度，然后再加上镜片，把人眼所成的像根据光学原理调节到视网膜上，完成验光。但是这种方法会直接受瞳孔大小的变化和调节影响，而且验光时间较长。

图4 根据调节张力判断屈光程度

后来的电脑验光仪则利用双针孔成像原理制成。如图4所示，是用一个双针孔片放在被测眼的前方观察目标，检测目标是否在被测眼的远点处，它的像是否是单像，如果为单像就说明正常，若出现双像就说明屈光不正，以此为根据来判断被测眼的屈光不正程度。

图5 双针孔成像原理验光

随着验光准确度要求的提高，早期半自动电脑验光仪出现，这是一种可以消除强光刺激的红外线半自动电脑验光仪，通过将一种仅让红外线穿过的光学滤片放置在光源前，从而使被检者看不到测试视标。同时，观察系统内安装电子聚焦接受器或安装一种可将从视网膜返回的红外线转换为可见光的图像转换器来代替验光者，从而较准确地测试被检眼的屈光状态。

如今的电脑验光仪则根据眼球自身的屈光原理以及人眼的视觉特性来进行屈光不正的测定，目前市场上客观型电脑验光仪居多。尽管客观型电脑验光仪的型号、生产的厂商不同，其工作原理也不尽相同，但概括起来主要有3种原理：谢纳原理、焦度计原理和检影镜原理。如图6所示，根据双针孔成像原理，改变进入眼内的光线聚散度，使视标清晰地成像在视网膜上，据此判断眼的屈光度为谢纳原理(a)；或者在眼前加一个光学系统，使远点移到眼前适当距离来判断屈光不正为焦度计原理(b)；或由检査者通过一套特定的装置，将光线射到视网膜上，根据眼底反光聚散度来判定屈光度为检影镜原理(c)。经过多方面实践，现今大部分电脑验光仪采用红外线技术，如图6所示，由红外线光源经过视网膜反射后在电脑上显示的图像来看，它从几个点演变成了一个圆环，能够更加准确地检查被测眼的屈光力。

图6 电脑验光仪工作原理

图7 电脑验光仪性能演变

目前，大部分电脑验光仪的设计基于间接眼底镜的原理。如图8所示，它使用两个物镜或聚焦镜和一个分光器，当光源进入眼睛时，检测光标可以顺着投影系统的轴移动，将它移动到被测眼最清晰的位置，若是正常眼，它的像在无限远处；若屈光不正，检测光标就会前后移动，使得被测眼能够看到最清晰的像。通过改变进入眼睛光线的聚散度使光标清晰成像在视网膜上，从而自动计算出屈光度，并可将检测结果数据经热敏打印机打印后输出。

图8 自动电脑验光仪基本原理

6 市场

如今全自动电脑验光仪已逐渐取代半自动电脑验光仪，品牌也越来越多，目前市场上主流全自动电脑验光仪品牌主要有国外的拓普康（TOPCON）、尼德克（NIDEK）、贵精工以及国内新缘、雄博、佳乐普等，其销售价格在1万到10万元不等。