球面透鏡光學(xué)技術(shù)（眼鏡光學(xué)技術(shù)課件）

球面透鏡的光學(xué)性質(zhì)光學(xué)性質(zhì)（一）光學(xué)名詞M·R1R2O1O2ONr1r2C1C21、曲率中心(c)：球面弧的球心。2、曲率半徑(r)：球面弧任意一點到曲率中心的距離。3、曲率（R）：球面的彎曲程度。曲率半徑越小，曲率越大。4、主光軸：透鏡前后兩表面曲率中心的連線。M·R1R2O1O2ONr1r2C1C25、前表面：透鏡的物方表面，在眼鏡光學(xué)中，指眼鏡片的遠眼面。6、后表面：透鏡的像方表面，在眼鏡光學(xué)中，指眼鏡片的近眼面。7、前頂點：透鏡物方表面與主光軸的交點。8、后頂點：透鏡像方表面與主光軸的交點。9、光學(xué)中心：為透鏡上的一點，通過該點的光線不發(fā)生屈折，按原方向傳播。

10、球面透鏡的物方焦點、焦距圖2-1-3FO1–f(a)(b)FO1f(b)O2(a)O2

11、球面透鏡的像方焦點、焦距（二）成像規(guī)律O成實像

成放大的像A1B1CF·成虛像

2F成縮小的像A2B2A3B3凸透鏡的成像規(guī)律物體位置像的位置像的正倒像的大小像的虛實∞＞u＞2f在異側(cè)f＜v＜2f倒立縮小實像u=2f在異側(cè)v=2f倒立等大實像f＜u＜2f在異側(cè)∞＞v＞2f倒立放大實像u=f

v=∞不成像O＜u＜f在同側(cè)v＞u正立放大虛像凸透鏡的成像規(guī)律屈光力越大放大倍率越大OA1B1··2A2A3B2B3凹透鏡的成像規(guī)律屈光力越大縮小倍率越大凹透鏡所成的像，無論物體的位置在焦點以外還是焦點以內(nèi)，它經(jīng)凹透鏡折射后，所成的像，都是縮小的，正立的虛像。像和物在透鏡的同側(cè)。因此它的成像規(guī)律，不同于凸透鏡那樣復(fù)雜。球面透鏡的結(jié)構(gòu)和分類

定義和分類球面透鏡(sphericallens)指前后表面均為球面，或一面為球面、一面為平面（平面可以看作為半徑無窮大的球面）的透鏡。透鏡凸透鏡中間厚，邊緣薄凹透鏡中間薄，邊緣厚（也稱為正透鏡、會聚透鏡）（也稱為負透鏡、發(fā)散透鏡）雙凸球面透鏡平凸球面透鏡新月形凸球面透鏡雙凸球面透鏡凸面凸面平凸球面透鏡凸面平面新月形凸球面透鏡凹面凸面雙凹球面透鏡平凹球面透鏡新月形凹球面透鏡雙凹球面透鏡凹面凹面平凹球面透鏡凹面平面新月形凹球面透鏡凹面凸面六種基本形式：雙凸球面透鏡、平凸球面透鏡、新月形凸球面透鏡、雙凹球面透鏡、平凹球面透鏡、新月形凹球面透鏡（a）（b）（c）（d）（e）（f）凸透鏡（正透鏡）凹透鏡（負透鏡）球面透鏡的屈光力屈光力透鏡對光線聚散度改變的程度稱為透鏡的屈光力（dioptricpower）或鏡度。由于透鏡各方向上的曲率半徑均相等，所以透鏡各子午線上屈折光線的能力均相等，透鏡的屈光力數(shù)值是單一的（故球面透鏡在眼用鏡片中也稱為單光片）。屈光力在數(shù)值上等于透鏡焦距的倒數(shù)。很多書將透鏡的第二焦點（F2）簡稱透鏡的焦點（F`），第二焦距（f`2）簡稱為透鏡的焦距（f

`）1、球面透鏡的面屈光力（單球面成像）

如光束從折射率為n1的介質(zhì)，通過曲率半徑為r的球面，進入折射率為n2的介質(zhì)，此球面的屈光力（F）與上述三者均相關(guān)。曲率半徑r需遵循符號規(guī)則，設(shè)光線從左到右傳播，如果r從界面向右衡量（即球面的光心在界面的右側(cè)），r為正值；相反，如果r從界面向左衡量（即球面的光心在界面的左側(cè)），則r為負值。r單位為m，F(xiàn)的單位為屈光度(D)。例：水和玻璃之間的界面為球面，水的折射率為1.33，玻璃的折射率為1.53，球面的曲率半徑為10cm，光線從水進入玻璃，則此界面的屈光力為多少？解：已知2、薄透鏡的屈光力前、后表面屈光力分別為：n1n2r1C1C2n1··O1O2r2

例：一個雙凸薄透鏡，折射率為1.60，前、后表面曲率半徑分別為12cm和20cm，求透鏡的屈光力。解：已知例：一個凹新月形薄透鏡，折射率為1.50，前、后表面曲率半徑分別為25cm和5cm，求透鏡的屈光力。解：已知3、厚透鏡的屈光力厚透鏡：透鏡中心厚度較大，不可忽略不計。三對基點和基面，即焦點和焦平面、主點和主平面以及節(jié)點和節(jié)平面。中心厚度t、物方焦距、像方焦距、前頂焦距、后頂焦距。厚透鏡的屈光力實際透鏡的屈光力是和透鏡厚度有關(guān)的。在實際配戴眼鏡時，一般選用新月形透鏡。例：有一雙凸透鏡，前球面曲率半徑為523mm，后球面曲率為95mm，透鏡折射率為1.523，透鏡中心厚度4mm，求透鏡的屈光力。

tn

主點屈光力：透鏡焦距的倒數(shù)。頂點屈光力：頂焦距的倒數(shù)。分為：前頂點屈光力后頂點屈光力——實際中的鏡度后頂點屈光力為：

前頂點屈光力為：球面透鏡的視覺像移實驗觀察準(zhǔn)備：鏡片若干、畫“-”（15cm）的紙張一張1、通過近視鏡片觀察物體有何變化？2、通過遠視鏡片觀察物體有何變化？3、移動鏡片觀察鏡片內(nèi)的像和鏡片外的物是否相對移動？視覺像移：通過透鏡觀察的像隨著透鏡移動而發(fā)生移動的現(xiàn)象。

實驗觀察：像移方向與透鏡移動方向的關(guān)系？1、遠視鏡片2、近視鏡片透鏡的視覺像移1、遠視鏡片（凸透鏡）逆動（againstmotion）：當(dāng)物體在一倍焦距內(nèi)側(cè)的時候，視像的移動方向與凸透鏡移動的方向相反屈光力越大、像偏移越大，否則反之。2、近視鏡片（凹透鏡）順動（withmotion）：視像的移動方向與凹透鏡移動的方向相同屈光力越大、像偏移越大，否則反之。3、視覺像移的應(yīng)用（1）鏡片的識別a：利用旋轉(zhuǎn)實驗判斷是球鏡還是散光透鏡b：利用平移實驗判斷是正透鏡還是負透鏡（柱面透鏡需要進一步尋找軸向，即不存在像移的方向）實驗觀察：識別未標(biāo)示度數(shù)的鏡片4、球面透鏡光學(xué)中心簡易測定法鏡片的光學(xué)中心與幾何中心重合配眼鏡時，兩鏡片的光學(xué)中心距等于瞳距，光學(xué)中心正對瞳孔十字線圖測定光心球面透鏡的轉(zhuǎn)換和聯(lián)合轉(zhuǎn)換和聯(lián)合(1)球面透鏡的轉(zhuǎn)換球鏡的屈光力由兩個面屈光力的關(guān)系可以看出，同一屈光力的球鏡可以由多種形式例如：一個+4.00DS的球面透鏡，根據(jù)需要，可轉(zhuǎn)換成下面的任意一種：（1）=+2.00DS，=+2.00DS。等雙凸球面透鏡；（2）=+1.00DS，=+3.00DS。雙凸球面透鏡；（3）=+4.00DS，=+0.00DS。平凸球面透鏡；（4）=+6.00DS，=-2.00DS。新月形凸球面透鏡（較淺）；（5）=+10.00DS，=-6.00DS。新月形凸球面透鏡（較深）。在不改變透鏡屈光力的情況下，用更加合適的鏡片來替代，這種改變稱為鏡片的轉(zhuǎn)換。減小像差、擴大視野、輕薄、舒適。(2)基弧和基弧面屈光力的選擇球面透鏡的轉(zhuǎn)換是眼鏡片制作的基礎(chǔ)，在轉(zhuǎn)換時首先被選作基礎(chǔ)的面稱為基面，基面的彎度又叫基弧.基弧總是選在面屈光力絕對值低（即半徑大）的那個面。在某些特殊情況下，對于屈光力特高的正鏡片，基弧可以取得更低一些，可采用雙凸的鏡片形式。同理對于屈光度特高的負鏡片，可采取雙凹的鏡片形式。新月形透鏡，而且凸面朝外，凹面朝眼球。1、自然、美觀、視野寬闊；2、新月形鏡片符合人的生理解剖特點，眨眼時鏡片不碰睫毛；3、像差最小。（3）球面透鏡的聯(lián)合

球面透鏡聯(lián)合：球面透鏡相互聯(lián)合使用，其光學(xué)中心在同一光軸上，形成一個新透鏡。（透鏡組合）通常用符號“

”表示聯(lián)合，在不影響處方表達時可省略或以符號“/”代替。兩球面透鏡同軸密接聯(lián)合

其屈光力為原兩球面透鏡屈光力的代數(shù)和。(1)﹢1.00DS﹢2.00DS=﹢3.00DS。（2）-1.00DS-2.00DS=-3.00DS（3）+4.00DS-1.00DS=+3.00DS

球面透鏡共軸間距聯(lián)合

矯正眼鏡的放大倍數(shù)第三節(jié)矯正眼鏡的放大倍率

1、眼視網(wǎng)膜上像的大小2、矯正眼鏡的放大倍率3、矯正眼鏡的相對放大倍率1、眼視網(wǎng)膜上像的大小視角：物體兩端到眼睛物方節(jié)點所含夾角根據(jù)模型眼可知：像方節(jié)點到視網(wǎng)膜為17.054mm即像的大小與視角有關(guān)。像高=17.054mmtanφ

17.054mm2、矯正眼鏡的放大倍率矯正眼鏡的放大倍率（SM）:戴上矯正眼鏡看遠物的線性大小和不戴矯正眼鏡時看遠方同一物體（朦像）線性大小之比.與矯正眼鏡的屈光力有關(guān)，也和矯正眼鏡的“形式”有關(guān).

分類：屈光力放大倍率和形式放大倍率屈光力放大倍率（SMP）：由于矯正眼鏡屈光力不同而產(chǎn)生的放大（或縮小）程度。眼鏡的屈光力放大倍率。d鏡眼距，d0為1.348mm，F(xiàn)是矯正眼鏡屈光力形式放大倍率：矯正眼鏡的放大倍率與矯正眼鏡的屈光力和鏡眼距有關(guān)外，還與鏡片形式有關(guān)。主要原因：理論中我們采用的主點屈光力、而實際我們采用的后頂點屈光力。矯正眼鏡的總放大倍率，應(yīng)該是屈光力放大倍率和形式放大倍率的乘積。即3、矯正眼鏡的相對放大倍率相對放大倍率：屈光不正眼戴矯正眼鏡后的像大和正視眼視網(wǎng)膜像大的比值（RSM）簡約眼和模型眼一、模型眼六個折射面：角膜前、后面，晶狀體皮質(zhì)前、后面和晶狀體核前、后面。主點、焦點、節(jié)點二、簡約眼由于角膜的屈光力約占眼球總屈光力的70%以上。假設(shè)主點H與角膜頂點O重合，且瞳孔位于主平面上。球面透鏡矯正眼鏡屈光不正正視眼：平行光線通過屈光系統(tǒng)后聚集在視網(wǎng)膜上屈光不正（非正視眼)定義：不調(diào)節(jié)時，5M外平行光線通過屈光系統(tǒng)不能聚焦在視網(wǎng)膜上分類： 近視 遠視 散光正視光路遠視光路近視光路（1）近視眼近視眼：眼睛不調(diào)節(jié)時，平行入射的光線，經(jīng)眼的光學(xué)系統(tǒng)折射后會聚于視網(wǎng)膜前。近視的遠點遠點近視眼看近時屈光性近視的近點近視原因：(正視眼)眼的屈光狀態(tài)屈光力大小眼軸長度(眼軸正常的近視)(屈光正常，眼軸過長)由于角膜和晶狀體的曲率過大，系統(tǒng)屈光力過大，對光線的偏折太強，即屈光性近視眼球的前后直徑太長，即軸性近視近視程度分類： 輕 <-3.0D

中 -3.0~-6.0D

高 >-6.0D矯正方法：配戴一副合適屈光力的凹球面透鏡做的眼鏡。F,rdf，近視眼近視眼遠點近視眼矯正原理遠點（2）球面透鏡矯正遠視眼遠視眼：若眼睛不調(diào)節(jié)時，平行入射的光線經(jīng)眼的光學(xué)系統(tǒng)折射后會聚于視網(wǎng)膜的后邊。遠視眼看遠處物體時，必須進行調(diào)節(jié)才能看清楚。遠視眼遠點遠視的原因由于角膜或晶狀體的曲率變小，屈光力過小，即屈光性遠視由于眼球的前后直徑太短，即軸性遠視。矯正方法：配戴一副合適屈光力的凸球面透鏡做的眼鏡。矯正眼鏡的臨床測量方法（一）中和法中和法就是用已知度數(shù)的球面透鏡與未知度數(shù)的球面透鏡相聯(lián)合，尋找與未知球面透鏡屈光力相抵消的已知球面透鏡，以測量未知球面透鏡屈光力的方法。步驟：1．首先用像移法判斷待測鏡片的屬性。逆動為正球鏡片，順動為負球鏡片。2．根據(jù)像移情況決定用驗光鏡片箱中的何種試鏡片。3．反復(fù)比較更換試鏡片，直到待測鏡片與試鏡片完全中和，觀察不到像移現(xiàn)象。4．中和用試鏡片的屈光力值就是待測鏡片的屈光力值，但符號相反。5．正確寫出待測鏡片的球鏡處方。（二）鏡度表法結(jié)構(gòu)：表盤、指針和觸針三部分鏡度表有兩個固定的支架，中間有一活動腳與指針有齒輪連接。兩固定腳與中間活動腳的位置可由指針指示,表盤刻度分正負代表凹凸面.鏡度表的原理垂度公式表面屈光力公式得出表面屈光力近似公式刻度大小是按照折射率為1.523設(shè)計注意：中央觸針對準(zhǔn)光心、其它材料鏡片需要轉(zhuǎn)化。若折射率不等于1.523，可用比較法獲得待測鏡片的屈光力。假設(shè)待測眼鏡片n=1.523，具體步驟如下：（1）用“十”字圖像法確定待測眼鏡片是球鏡片，并標(biāo)記光心；（2）把鏡度表的3個觸針接觸鏡片凸面，并注意使中間的觸針對準(zhǔn)已標(biāo)記的眼鏡片的光心，測量凸面的屈光力；（3）同理測出凹面的屈光力；（4）根據(jù)薄透鏡的屈光力等于前后兩面屈光力之和，寫出所測眼鏡片屈光力的處方。

假設(shè)待測眼鏡片n≠1.523，具體步驟如下：（1）用以上（1）、（2）、（3）、（4）步驟得到相應(yīng)的屈光力，而該屈光力為折射率1.523時眼鏡片的屈光力；（2）將所得屈光力值代入公式（2-4-3），可得待測眼鏡片（折射率）的屈光力值；（3）正確書寫所測眼鏡片屈光力處方。（三）焦度計法焦度計主要用于眼鏡片和隱形眼鏡光學(xué)參數(shù)的測量。包括鏡片后頂點屈光力和光學(xué)中心等。頂焦度計的光學(xué)系統(tǒng)與工作原理:

1,光源;2,濾色片;3,移動分劃板;4,準(zhǔn)直物鏡;5,置片座;6,被測鏡片;7,物鏡;8,固定分劃板;9,目鏡焦度計工作原理：（1）使用前的準(zhǔn)備調(diào)零，擬補視覺差異（2）測量步驟

①放置待測球鏡片：②鏡片位置固定：③確定球鏡片的屈光力。④正確書寫球鏡片處方。球面透鏡的雙面曲度調(diào)配球面透鏡雙面的曲度調(diào)配同一個屈光力的鏡片，可以有不同的面屈光力的組合,效果不同。為了提高成像質(zhì)量，減少眼鏡片的散光，擴大眼鏡片的視野范圍車爾寧（Tscherning）橢圓條件：薄透鏡折射率1.523鏡片后頂點距角膜前頂點12mm上半支用虛線表示，代表深曲度眼鏡片；下半支用實線表示，代表淺曲度眼鏡片。FF前

眼的光學(xué)結(jié)構(gòu)眼睛的光學(xué)結(jié)構(gòu)眼睛的主體是眼球，其外形呈球狀，前后徑大約為24mm，水平徑約為23.5mm，垂直徑約為23mm，眼屈光系統(tǒng)的總屈光力約為+58D。1.角膜眼球的前面是一層凸出透明的膜，稱為角膜。角膜的屈光力總計約為＋43D。角膜在整個屈光系統(tǒng)中起著重要的作用，它的曲率稍有改變，眼的屈光力就會產(chǎn)生明顯的變化，所以許多以矯正屈光不正為目的的手術(shù)都以角膜為對象，如角膜切開術(shù)，準(zhǔn)分子激光角膜切削手術(shù)等。折射界面折射率在光軸上的位置mm曲率半徑mm未調(diào)節(jié)最大調(diào)節(jié)角膜前面后面1.37607.87.80.56.86.82.瞳孔前房的后面是虹膜，虹膜呈圓盤形，中央有一個圓孔，稱為瞳孔（pupil）。虹膜是一個可調(diào)節(jié)的隔膜，可以根據(jù)外界光線的強弱調(diào)節(jié)瞳孔的大小以控制進入眼睛的光強，同時還有光闌的作用，可以減小像差。3、晶狀體晶狀體是一個扁圓形透明體，位于眼內(nèi)的虹膜之后，玻璃體之前。晶狀體（成人）中心厚度約4mm，是一個透明而又富有彈性的組織，前后兩面均向外凸，形狀像雙凸透鏡。它的折射率不均勻，皮質(zhì)低而核高，其表面的曲率可以調(diào)節(jié)，人眼在看遠近不同物體時進行的自動調(diào)焦就是通過改變晶狀體的表面曲率來完成的折射界面折射率在光軸上的位置（mm曲率半徑（mm未調(diào)節(jié)最大調(diào)節(jié)晶狀體皮質(zhì)前面1.3863.610.05.33后面7.2-6.0-5.33體核前面1.4064.157.9后面6.57-5.84.視網(wǎng)膜（retina）

視網(wǎng)膜是眼的感光部分，位于眼球壁的最內(nèi)層，上面布滿了視覺神經(jīng)，是成像的地方。在視網(wǎng)膜的中央正對瞳孔處有一個黃色區(qū)域，稱為黃斑。黃斑中央有一個凹陷處稱為中央凹，這是視覺最敏感的地方。在角膜、虹膜和晶狀體之間充滿了透明的水狀液稱為房水。晶狀體和視網(wǎng)膜之間充滿了另一種無色透明的膠質(zhì)體，稱為玻璃體（vitreousbody），玻璃體占眼球總體積的80%。其主要作用是填充眼球，保持眼球的外形，并對眼球起減震作用。眼的主要作用為屈光和感光.眼睛屈光：眼的屈光:指眼將外界物體成像于視網(wǎng)膜的功能，物體在視網(wǎng)膜上的像是倒立、縮小的實像.與單球面折射相似。眼的屈光狀態(tài)屈光力大小 眼軸長度眼的屈光系統(tǒng)包括角膜、房水、晶狀體和玻璃體，相當(dāng)于一復(fù)雜的共軸球面系統(tǒng)。眼的主要作用為屈光和感光.眼睛感光系統(tǒng)：視網(wǎng)膜眼睛的調(diào)節(jié)眼睛的調(diào)節(jié)眼的調(diào)節(jié):通過改變晶狀體的形狀，來改變眼的屈光力，使遠近不同的物體都能成像在視網(wǎng)膜上.遠點：不調(diào)節(jié)時所能看清的最遠的一點近點：最大調(diào)節(jié)時在最近距離 所能看清的