眼镜光学.docx

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眼镜光学

眼镜光学

绪论几何光学的基础

第一单元：

基本概念

一、光的基本性质

1、发光体和发光点

发光体：

所有本身能发光的物体，称为发光体。

如太阳、电灯。

发光点：

不考虑发光体的大小时，可将其示为发光点或点光源，以下讨论的光源都为点光源。

2、光波和光束

可见光，可见光之外两端为紫外线和红外线，为不可见光，是对眼的有害光线。

其中紫外线分为UVA、UVB、UVC三段，UVC可被臭氧层吸收，UVB可晒黑皮肤、长期可损伤角膜，引发雪盲，UVA可伤及晶状体、引发日照性白内障。

3、光线

发散光线，会聚光线，平行光线（画图示之）

二、基本定律：

（画图示之）

1、光的直线传播定律：

光在均匀透明的介质中是直线传播的。

2、光的独立传播定律：

光在均匀透明的介质中是独立传播的，互不干扰。

3、反射定律：

当光入射到两个均匀介质的分界面上，有一部分光要反射回原来的介质中，入射角（a）=反射角（b）。

法线（c）：

垂直于界面的线。

入射角（a）：

入射光与法线的交角。

反射角（b）：

反射光与法线的交角。

4、折射定律：

当光线入射到两个均匀介质的分界面上，有一部分光线要透过分界面而折射到另一个介质中。

折射率：

材料对光线的偏折能力。

5、光路可逆原理：

光的行进路线为光路，光路是可逆的。

6、

光学符号规则：

采用卡笛生系统（Cartesian），假定所有光线从左向右进行。

所有光线自透镜向左度量的距离为负，向右度量的距离为正。

（画图）

第二单元透镜及成像

一、球面透镜

1、凸透镜：

中间比边缘厚的透镜，有会聚作用。

凹透镜：

中间比边缘薄的透镜，有发散作用。

透镜屈光力单位

2、屈光度：

透镜屈光力大小的单位（Diopter，简写为D）。

屈光度是以透镜焦距（单位是米）的倒数来表示的。

D=1/f,f为焦距。

例如，焦距为2米的透镜，其屈光度为1/2=0.5D。

3、透镜成像公式：

1/像距—1/物距=1/焦距，称为高斯透镜公式。

画图表示，注意像距的正负号，正号为凸透镜，负号为凹透镜。

4、球面透镜之面镜度：

球面镜度有两个界面，每个界面对入射光线具有屈折能力，各界面对光线的屈折能力用顶焦度来表示称之为面镜度。

设透镜前面镜度为F1，后面镜度为F2，r1、r2分别为前后两界面的曲率半径，且折射率为n的透镜置于空气中，则有：

F1=（n-1）/r1F2=（1-n）/r2

则该透镜总的屈光度F=F1+F2=（n-1）（1/r1-1/r2）。

例：

设透镜的折射率为1.50且为等双凸透镜，试证该透镜的焦距等于曲率半径。

解：

已知n=1.50，设曲率半径为r，焦距为f，因为1/f=（n-1）（1/r1-1/r2）

=（1.50-1）（1/r-1/-r）

=1/r

所以f=r

5、眼用球面透镜的顶焦度

眼用球面透镜的顶焦度等于该球面的两面镜度之和，即：

F=F1+F2（其中F为球面透镜顶焦度，F1为该球面透镜前表面镜度，F2为该球面透镜后表面镜度）。

例如：

F1=+3.00D.S，F2=-6.00D.S，则F=-3.00D.S

顶焦度：

是一种度量单位的名称，是用来表述透镜对光线屈折能力大小的，在数值上等于透镜焦距的倒数。

即：

F=1/f,顶焦度的单位为屈光度，符号为D，量纲为1/m。

6、球面透镜的视觉像移：

将-3.00DS置于眼前，通过镜面观察远处目标，并缓缓上下平移镜片时，所见目标也随之上下移动；当左右平移镜片时，目标也随之左右移动，这种目标的动向与镜片平移方向一致，称为顺动。

将+1.00DS置于眼前，通过镜面观察远处目标，并缓缓上下平移镜片时，将会发现目标逆镜片方向移动，称为逆动。

通过移动的镜片观察目标也在移动的现象称为视觉像移，这种现象为我们能快速给镜片定性提供简便而准确的方法。

7、球面透镜的联合

如：

透镜-3.00DS联合透镜+4.00DS可以写作-3.00DS+4.00DS+1.00DS

第一章矫正屈光不正的镜片

第一节近视与远视（远用镜片）

一、折射和调节：

眼本身亦是光学系统，眼的透光介质主要包括以下四部分。

角膜、房水、晶状体、玻璃体

1、折射：

眼是一个光学系统，光线经过眼睛后也会产生折射。

2、调节：

眼睫状肌的收缩与松弛使晶状体的屈光能力变更，以便看清远近不同距离的物体，眼的这种功能称为调节。

当正视眼看5米之外的物体时（5米之外的物体发出的光线为平行光线）焦点在视网膜上，故看远很清楚，而近处物体发出的散开光线在视网膜后成像，故看不清楚，所以眼睛开始调节。

调节过程为：

睫状肌紧张，悬韧带松弛，晶状体变凸，屈光能力增强，于是将焦点会聚在视网膜上，便看清物体。

3、假性近视：

由于眼睛看近物过久，引起睫状肌的痉挛而造成的近视称为假性近视。

二、远点与近点：

1、远点：

当眼不使用调节时所能看清的最远点。

2、近点：

当眼睛使用最大的调节时所能看清的最近点。

3、调节力：

调节作用时，因晶状体变化而产生的屈光力，以屈光度为单位表示，调节力=1/调节距离（m）

调节幅度（AC）：

反映调节能力的大小。

注视远点与注视近点的屈光力之差为~，也称绝对调节力、最大调节力。

AC=1/R—1/N

注意：

R为远点，N为近点。

R和N要带正负号。

N为正值，R近视为正值，远视为负值。

4、调节范围：

调节远点与调节近点间的任何距离均能运用调节达到明视，这个范围称为~。

5、静折射状态与屈光不正：

完全不使用调节时眼睛的屈光状态称为静折射状态。

1、静折射状态的分类：

（1）正视：

在不使用调节时，平行入射光线经过眼的屈光系统后成像在视网膜上。

（2）非正视：

A、近视：

在不使用调节时，平行入射光线经过眼的屈光系统后成像在视网膜前。

B、远视：

在不使用调节时，平行入射光线经过眼的屈光系统后成像在视网膜后。

C、散光：

在不使用调节时，平行入射光线经过眼的屈光系统后在视网膜上不能成一个点像。

2、屈光不正的矫正和“度”的意义：

屈光不正眼戴上适当度数的眼镜，使平行入射的光线能在视网膜上成清晰的点像，这时就矫正好屈光不正眼，此时所戴镜的度数称为屈光不正度。

确切的说，矫正屈光不正的原理是矫正镜片的像方焦点与矫正眼的远点一致。

（1）近视的矫正：

D=1/f'=1/（a-l）,其中f'〈0，为焦距；a〈0，为远点距离；l〈0，为镜眼距。

用凹透镜矫正。

（眼前为正，眼后为负即沿光线方向为正。

）

（2）远视的矫正：

D=1/f'=1/（a-l）,其中f'〉0，a〉0，l〈0。

（用凸透镜矫正）

画图表示远视的矫正原理：

3、关于镜眼距（透镜的有效镜度）：

De=D/1-LDDe为有效镜度，D为镜片度数，L为镜眼距。

例1：

镜片-10.00D.S，镜眼距为12mm，则有效镜度为-10.00/1-0.012X-10.00=-9.00D.S。

例2：

镜片+5.00D.S，镜眼距为12mm，则有效镜度为+5.00/1-0.012X+5.00=5.70

所以：

（1）用负透镜矫正近视眼，如果把矫正透镜离开眼镜一定距离，应使眼镜度数加强。

（2）用正透镜矫正远视眼，如果把矫正透镜离开眼镜一定距离，应使眼镜度数弱。

在配镜时，应注意镜眼距的变化对镜度的影响，尤其是在配高度眼镜时更需注意！

！

！

4、镜片的倍率

无论是正视眼还是屈光不正眼，一戴上眼镜所看到的物体或大或小都会发生变化，也就是说由于戴上眼镜，物体在视网膜上成的像与不戴眼镜比较大小发生了变化。

显然这个变化是由于眼镜引起的，于是引出新概念，镜片的倍率。

眼镜的倍率（S.M）：

指戴上眼镜看到像的大小与不戴眼镜看到像大小的比。

S.M=1/（1-LD）其中L指镜眼距（L）0）单位米，D指镜片的屈光度。

凹透镜会将物体缩小，凸透镜会将物体放大。

例近视S-8.00D，L=12mm，求S.M

S.M=1/1-0.012X-8=91.2%

第二节散光

一、定义：

眼睛在不使用调节时，进入眼睛的平行光线不能在视网膜上成一清晰的点像。

分为规则散光和不规则散光。

规则散光：

眼睛在不使用调节时，进入眼睛的平行光线不能在视网膜上成一清晰的点像，而是成前后两条互相垂直的焦线。

不规则散光：

眼睛在不使用调节时，进入眼睛的平行光线在各个角度的屈光能力都不同（也称乱散光）。

二、规则散光：

1、散光眼的经线表示：

从顾客自身的角度来看，两只眼睛的方向从左到右为0~180度。

2、散光眼的分类：

（1）散光的轴分类：

A、直散光（也称顺归散光），强主经线在垂直的方向。

B、倒散光（也称逆归散光），强主经线在水平的方向。

C、斜散光，强主经线在斜方向。

（2）根据焦线与视网膜的相对位置分类：

A、单纯近视散光：

一条焦线在视网膜上，另一条焦线在视网膜前。

B、单纯远视散光：

一条焦线在视网膜上，另一条焦线在视网膜后。

C、复性近视散光：

两条焦线都在视网膜前。

D、复性远视散光：

两条焦线都在视网膜后。

E、混合散光：

一条焦线在视网膜后，另一条焦线在视网膜前。

3、矫正散光的透镜：

（1）圆柱透镜：

由一个透明圆柱玻璃体沿轴的方向剖开而得到的。

（2）圆柱球面镜：

给柱镜平面一定曲率使之成球面，这样一面为球面，另一面为柱面的镜片为圆柱球面镜。

4、柱面透镜的视觉像移

将一柱面镜片（如+1.00DC180）置于眼前，通过镜面观察远处目标，并缓缓上下平移镜片时，所见目标也随之上下移动；若将镜片左右平移时，目标不动；当将镜片以矢轴为轴移动时，透过透镜，所见目标将会扭曲变形。

如果目标是一个十字线，那麽十字线在该镜片移动的过程中将一会“合拢”相向运动，继而又“分开”运动，这种“合拢”和“分开”的运动是呈周期性变化的，称之为“剪刀运动”。

这种现象是由柱面透镜各子午线上具有的屈光力不同造成的。

目标不动的方向即为柱面透镜的轴位方向。

5、柱镜及球柱镜的联合

柱镜表示方法是用柱镜度及轴位两部分组成。

如-2.00D.CX180或C-2.00AX180。

球柱镜的表示方法-3.00D.S-1.00D.CX90，或写成S-3.00C-1.00AX90

联合（画图）：

C-2.00AX180C+3.00AX180=C+1.00AX180

C-3.00AX90C-1.50AX180=S-1.50C-1.50AX90

散光片一般有三种表示方法：

（举例子）

例一：

S-2.00C+3.00AX180

S+1.00C-3.00AX90

C-2.00AX90C+1.00AX180现常简写为-2.00+3.00X180

球镜：

Spherical柱镜：

Cylindrical轴：

Axris

注：

1正负号要写清。

2小数点后有两位。

6、光学十字线

（1）光学十字线：

轴位互相垂直的柱面透镜的联合就不能用简单的求代数和的方法获得其联合结果，必须借助于光学十字线，所谓光学十字线就是在一个以垂直和水平相交的十字线区域内标出各个子午线方向上的柱面（或球面）透镜的屈光力。

例如：

+1.00DS可用光学十字线图示为a：

-1.00DC×180，可用光学十字线图示为b：

-1.00DC×15，可用光学十字线图示为c：

（2）光学十字线图示的应用：

例：

求-1.00DC×180/-2.00DC×90

-1.00DS/-1.00DC×90或-2.00DS/+1.00DC×180

7、三种表示法的换算：

一、球+柱——球+柱

原球与柱的代数和为新球镜。

2、柱镜绝对值不变，只将符号变更为新柱镜。

3、原轴加减90度为新轴。

二、球+柱——柱+柱

原球镜度为一柱镜度，其轴为原轴加减90度。

2、原球与柱镜的代数和为另一柱镜，其轴为原轴。

三、柱+柱——球+柱

设两个柱镜为a,b。

2、将其中任一柱镜为新球镜。

3、若以a为新球，则新柱为b-a，轴为b轴；若以b为新球，则新柱为a-b,轴为a轴。

8、散光的成因：

折射性散光和折射率性散光

（1）折射性散光：

由于角膜不是一个球面，有最大和最小的两个方向不同的曲率对光的偏折作用也不一样。

角膜引起的散光称为角膜散光，占总散光的80%以上，可利用角膜曲率计测量。

（0.18MM=1D）

（2）折射率性散光：

由于晶状体的折射率不同而引起的。

（例如白内障的初期）

三、不规则散光：

主要是因为角膜表面的不光滑，或者是眼内部的构造混乱无规律，造成了折射率的不均匀。

第二章近用镜

随着年龄的增长，调节力逐渐下降，以至到了一定的年龄视近物市产生了困难，这时就需要配近用镜。

调节力下降的原因：

晶状体变硬，睫状肌的功能减弱。

40-45岁出现，远视出现的早，近视出现的晚。

表现为：

视近困难，喜光，严重可头痛。

1、调节力与年龄的关系：

设年龄为X岁，则AC=14—0.23X（20~55岁）

AC=6—0.08X（大于55岁）

2、决定一个人近用镜的因素：

调节力、完全矫正值、工作距离。

DN=DR-KAC-W其中DN为近用度，DR为远用度数、W为工作距离的倒数（负值）、K为调节系数（一般为1/2）、AC为调节力。

3、关于近用附加度：

DA（或add）=（X-30）/10（年龄《60岁）

DA=DN-DR