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检影中和时的共轭点在哪里?

2012-01-12Rick

中国眼镜科技杂志 2012年1期
关键词:检查者焦点光线

Rick/文

在讨论共轭点在哪里这个问题前,我们先来了解一下模型眼。

模型眼(schematic eye):眼睛的光学模型对眼科或视光工作者来说是很重要的,不论是在临床研究还是学术讨论时都是研究的基本规范。模型眼又称简约眼,是简化了眼的折光系统而成的模型光学系统。Gullstrand创造的模型眼 (Gullstrand's schematic eye )是最常使用也是最重要的模型眼系统,它将复杂的眼睛光学系统加以计算简化,并参考正常人眼球光学系统设计出简化后的参考模型眼。

Gullstrand's schematic eye模型眼设计的光学常数如下:

1 焦点 focal points(图1)

图1

第一焦点F又称为前主焦点,距膜前面前方15.70mm。

第二焦点F'又称为后主焦点,距膜前面后方24.13mm。在视网膜上,第二焦点的焦距是角膜的顶点到视网膜的距离长度。

2 主点 principal points

两个互成影像的共轭点(conjugate)称为主点,以P1和P2来表示。前主点P1在距角膜前1.348mm处,在眼球前房内。后主点P2在距角膜前1.602mm处,也在眼球前房内。

如果物体放在前主点P1的位置,则将会成像在后主点P2上,反之亦然。通过这两点与光轴垂直的平面称为主平面。在前主点处的称为前主平面,在后主点处的称为后主平面,两个主平面也是共轭平面,在主平面上放大率为1。

图2

3 节点 nodal points

节点亦称结点,等效于薄透镜的光心,在透镜系统里,通过光心的入射光线延长交于光轴上的点称为前节点,射出光线延长交于光轴上的点称为后节点。眼球光学系统的前结点在角膜前面后方7.078mm,在水晶体后面。后节点的位置在角膜前面后方7.332mm,也在水晶体后面。节点关系着眼睛的成像位置,眼睛成像的大小比例就是由后结点射出的光线来决定的,因此任何物体在视网膜上成像的大小只要由后结点至网膜距离即可求出。

4 共轭点

共轭点是光学系统物方一个点(物点)对应像方一个点(像点),即从物点发出的所有入射光线经光学系统后,出射光线均交于像点。由光的可逆性原理可得,从原来像点发出的所有光线入射到光学系统后,所有出射光线均交于原来的物点,这一对物、像可互换的点称为共轭点。

下面来讨论检影中和时的共轭点在哪里。

经过以上对模型眼的功能简介后,下面来说明检影时的光学路径(如图2)。

说明:光线由右边检影镜的灯泡经由反射镜向被检者的瞳孔照射,在被检者眼前放置一片工作镜(建议以50cm为工作距离,工作镜为+2.0D),因为有放置工作镜的检影镜设计时,平行光线需作发散补偿,这样当光线经过工作镜尚未进入眼球前才能保持平行的光束,平行光进入被检者眼球内时所有光线一定要经过被检者的节点上的平面(N1),再由节点前进到焦点(F1)的焦平面上成像。请注意,理论上讲,检影时要求尽量要让被检者放松调节,中和这个像的大小由调节放松的程度跟光线是否完全平行而定。如果有调节,像就会变大,若光线因工作镜而收敛或发散时,像也会变大,总之要聚焦成理论上的第二焦点的一个光点并不可能。我之所以一直强调中和时会是个像,是因为两个以上的点构成的面积就称为像。而几何光学上点的定义就是单单指一个点,称之为光点(光点实际上是直径为纳米级的理论上才有的)。这样分辨点、像、物这3个光学上常用的要素。左图被检者焦点F1处看起来成像的原因即是如此。

中和时,光线由被检者视网膜反射出在图右方检影镜的窥视孔处成一实像,如果不加入检查者的眼睛,这个窥视孔的像就可以称为与被检者视网膜上的像成共轭。但是如果整个光学系统被检者跟检查者的眼睛都包括在内时,那真正的共轭点分别在双方的视网膜上(被检者视网膜上的称之为“物”, 检查者视网膜上的称之为“像”)。

我已经介绍过模型眼的第一焦点位置在角膜前面前方15.7mm处,第二焦点在角膜前面后方24.13mm处。在视网膜上,检影镜的窥视孔上的实像再与检查者的光学系统形成新的光学系统,在这个新系统里检影镜的窥视孔上的实像的定义要改成实物,而检查者视网膜上的像就称之为实像。

综上所述,整个光学系统被检者跟检查者的眼都算入时,那真正的共轭点分别在双方的视网膜上,并不像第一篇文章所述共轭点在结点上或是在角膜上。

我一直不认同第一篇文章的作者所坚持的中和时看到被检者视网膜上的是个点,因为实物根本不可能是个点,调节、检影光线等因素都会形成很多无数的光点,也就是个像。因为共轭点的定义是以物跟像来解释的,单独一个光点在现实生活中并不存在。

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