文/王英麗

淺析眼視光器械必備之目視式焦度計(jì)

文/王英麗

1 焦度計(jì)簡(jiǎn)介

在眼鏡片加工過程中，焦度計(jì)是必備器械之一，也稱作屈光度計(jì)、查片機(jī)、鏡片測(cè)度儀等。它主要用于測(cè)量眼鏡片（包括角膜接觸鏡片）的球面度數(shù)、柱面（散光）度數(shù)、散光軸位、棱鏡度，確定鏡片的光學(xué)中心，檢查鏡片是否正確安裝在鏡架中等。

焦度計(jì)按顯示方式可分為連續(xù)顯示式與數(shù)字舍入式兩類。連續(xù)顯示式焦度計(jì)是一種連續(xù)刻度的焦度計(jì)，數(shù)字舍入式焦度計(jì)是將測(cè)量值經(jīng)四舍五入后成為最接近的增量值。按設(shè)計(jì)原理可分為目視式焦度計(jì)、投影式焦度計(jì)和自動(dòng)式三大類（見圖1）。本文重點(diǎn)介紹目視式焦度計(jì)，討論關(guān)于目視式焦度計(jì)的結(jié)構(gòu)、原理以及使用、保養(yǎng)等問題。

圖1 焦度計(jì)分類框圖

2 焦度計(jì)的結(jié)構(gòu)及原理

2.1 焦度計(jì)的結(jié)構(gòu)

焦度計(jì)的外部結(jié)構(gòu)及其名稱如圖2，其核心光學(xué)系統(tǒng)由帶標(biāo)記分劃板的準(zhǔn)直系統(tǒng)和望遠(yuǎn)系統(tǒng)組成，外部結(jié)構(gòu)主要由目鏡補(bǔ)償手輪、軸位調(diào)整手輪、頂焦度調(diào)整手輪、鎖緊鈕、打點(diǎn)器、夾頭、水平擋板、支撐座、軸位調(diào)整手輪、支撐座以及主電源開關(guān)等幾個(gè)部分構(gòu)成。

圖2 焦度計(jì)基本結(jié)構(gòu)圖

表1列出了焦度計(jì)的主要基本結(jié)構(gòu)并對(duì)其作用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。

結(jié)構(gòu)名稱 作用目鏡補(bǔ)償手輪 補(bǔ)償檢查者的屈光不正軸位調(diào)整手輪 調(diào)整待測(cè)鏡片測(cè)量其軸位頂焦度調(diào)整手輪 調(diào)整待測(cè)鏡片測(cè)量其頂焦度鎖緊鈕 鎖緊機(jī)身打點(diǎn)器 在待測(cè)鏡片上打3個(gè)點(diǎn)做為光心夾頭 夾緊鏡片水平擋板 使鏡片保持水平支撐座 放置鏡片機(jī)座 支撐焦度計(jì)的機(jī)身主電源開關(guān) 打開/關(guān)閉電源表1 焦度計(jì)主要部件基本作用介紹表焦度計(jì)

眼視光器械一般由接收（或觀察）系統(tǒng)和照明系統(tǒng)兩大部分組成。焦度計(jì)的基本光學(xué)結(jié)構(gòu)包括一個(gè)由帶標(biāo)記分劃板的準(zhǔn)直系統(tǒng)，為核心照明光學(xué)系統(tǒng)；和一個(gè)由帶有反光面三棱鏡（轉(zhuǎn)向棱鏡）的望遠(yuǎn)系統(tǒng)，為基本接收系統(tǒng)，其基本光學(xué)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 目視式焦度計(jì)的光學(xué)結(jié)構(gòu)

2.2 焦度計(jì)的基本工作原理

目視式焦度計(jì)的核心光學(xué)系統(tǒng)是由帶標(biāo)記分劃板的

圖4 目視式焦度計(jì)光學(xué)原理圖

在焦度計(jì)上未放被測(cè)鏡片3 時(shí)，標(biāo)記分劃板T位于準(zhǔn)直光管物鏡1 的焦平面上，可在讀數(shù)望遠(yuǎn)鏡2中獲得標(biāo)記T 的清晰像。若在焦度計(jì)上放入被測(cè)鏡片3 后，則需沿光軸移動(dòng)標(biāo)記分劃板T 才能再次在讀數(shù)望遠(yuǎn)鏡2 中獲得的標(biāo)記分劃板T 的清晰像。設(shè)標(biāo)記分劃板T 沿軸向移動(dòng)量為z1，移動(dòng)后T位于A 點(diǎn)處，被測(cè)鏡片的頂焦度為D。對(duì)于準(zhǔn)直光管物鏡1，位置A 的像點(diǎn)為A′，準(zhǔn)直光管物鏡1 的焦距為f′1。

根據(jù)牛頓公式：

當(dāng)讀數(shù)望遠(yuǎn)鏡能清晰看見分劃板T 的像時(shí), A′點(diǎn)應(yīng)位于被測(cè)鏡片后焦點(diǎn)上，從被測(cè)鏡片后頂點(diǎn)到其后焦點(diǎn)的距離為后頂焦距l(xiāng)′f ，鏡片后頂點(diǎn)到焦度計(jì)鏡片支座之間的距離為x。

即被測(cè)鏡片的頂焦度與標(biāo)記分劃板T 的軸向移動(dòng)量成正比。根據(jù)測(cè)得的z1即可獲得被測(cè)鏡片的頂焦度。這類儀器國(guó)內(nèi)外均有產(chǎn)品出售, 且已普遍用于眼鏡行業(yè)。如Topcon 公司的LM 型和LM-3 型、Nikon 公司的OL-5S/5A 型以及Zeiss 公司的頂點(diǎn)屈光度計(jì)等，國(guó)產(chǎn)型號(hào)有D6Y-1 型、BJC-1 型、CCQ-1型和便攜型等。

3 焦度計(jì)光學(xué)系統(tǒng)及光標(biāo)的分析

3.1 焦度計(jì)光路結(jié)構(gòu)

目視式焦度計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)由上下兩個(gè)光路組合而成，上光路為檢查光路，判斷對(duì)焦是否準(zhǔn)確、測(cè)量軸位和棱鏡度，作為檢查依據(jù)；下光路為讀數(shù)光路，可以獲得移動(dòng)分化板的軸向移動(dòng)距離z1的值，從而可以獲得所測(cè)鏡片的頂焦度值D，是讀數(shù)依據(jù)。上下光路成像在視標(biāo)屏上，視標(biāo)屏參照刻度如圖5所示，視標(biāo)屏是整個(gè)儀器的測(cè)定平臺(tái)，設(shè)有視場(chǎng)橫線和視場(chǎng)縱線，用于控制光標(biāo)像定位，另外設(shè)有焦度刻度、棱鏡刻度和軸底向刻度，分別用于測(cè)定主子午線頂焦度、棱鏡軸位、棱鏡度和定向。下部白色框內(nèi)的數(shù)據(jù)是下光路像，表示待測(cè)鏡片的頂焦度數(shù)；其余部分為上光路像，用于判斷對(duì)焦是否準(zhǔn)確。上光路的準(zhǔn)確與否是下光路能否獲得準(zhǔn)確檢查結(jié)果的前提，上下光路關(guān)系如圖6。

圖5 視標(biāo)屏的參照刻度

圖6 角膜曲率計(jì)上下光路作用關(guān)系框圖

3.1.1 焦度計(jì)的上光路

焦度計(jì)上光路在角膜曲率計(jì)中的位置、具體光路結(jié)構(gòu)及實(shí)物如圖7所示。光源發(fā)出光經(jīng)過濾色片變成綠色，經(jīng)過準(zhǔn)直物鏡變成平行光，透過被測(cè)鏡片進(jìn)入準(zhǔn)直目鏡，此時(shí)移動(dòng)標(biāo)記分化板使標(biāo)記清晰成像在固定分化

圖7 焦度計(jì)上光路介紹

3.2.2 焦度計(jì)的下光路

焦度計(jì)的下光路組整體結(jié)構(gòu)如圖8所示，其在焦度計(jì)中的位置、具體光路結(jié)構(gòu)及實(shí)物對(duì)照如圖所示。其傳播路徑為——光源發(fā)出光，經(jīng)過導(dǎo)光管照亮刻度，經(jīng)過轉(zhuǎn)向棱鏡轉(zhuǎn)向，被放大鏡放大，在經(jīng)過轉(zhuǎn)向棱鏡轉(zhuǎn)向最終被觀察者觀察。

圖8 焦度計(jì)下光路介紹

4 焦度計(jì)的功能

焦度計(jì)是用于測(cè)量眼鏡片（包括角膜接觸鏡片）的球面度數(shù)、柱面（散光）度數(shù)、散光軸位、棱鏡度、確定鏡片的光學(xué)中心。其臨床作用如下：

（1）測(cè)球面鏡眼鏡的左右鏡片的頂焦度、點(diǎn)出鏡片光心、測(cè)出鏡片的光心距。

（2）測(cè)球柱眼鏡的左右鏡片的頂焦度、散光軸向、點(diǎn)出鏡片光心、測(cè)出鏡片的光心距。

（3）測(cè)球面鏡片的頂焦度、點(diǎn)出鏡片光心，分別測(cè)出距鏡片光心同距離和不同距離處的棱鏡度及基底朝向。

（4）測(cè)球柱片的頂焦度、散光軸向、點(diǎn)出鏡片光心、測(cè)出距鏡片光心同距離和不同距離處的棱鏡度及基底朝向。

5 焦度計(jì)的常見故障與維護(hù)

5.1 常見故障

在焦度計(jì)的使用過程中常見故障和具體維修方案如下：

（1）接通電源，打開開關(guān)后燈泡不亮，對(duì)此——

① 檢查電源供電是否正常，接觸是否良好；

治療后隨訪3～5年。至2017年12月，共有5名患者復(fù)發(fā)，其中盆腔復(fù)發(fā)2例(7.14%)，遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移3例(10.7%);3年腫瘤復(fù)發(fā)率為7.14%。

② 檢查保險(xiǎn)絲是否完好；

③ 檢查燈泡是否損壞，如需更換，打開保護(hù)蓋，即可拆裝。

（2）焦度計(jì)測(cè)量手輪零位有偏移，對(duì)此——

① 擰松固定指標(biāo)的螺釘，將指標(biāo)對(duì)正零位后，再擰緊。

（3）焦度計(jì)光學(xué)系統(tǒng)成像不清晰，對(duì)此——

① 首先檢查光源是否有臟污，可用軟布擦凈；

② 檢查燈泡是否發(fā)黃發(fā)黑，必要時(shí)可更換；

③ 檢查準(zhǔn)直光管物鏡、讀數(shù)系統(tǒng)的光學(xué)元件表面上是否沾有灰塵、油污、手印，或者發(fā)霉，前者可用脫脂棉蘸少許酒精乙醚混合液輕擦，后者用脫脂紗布沾碳酸鈣蒸餾水乳液小心擦洗；

④ 檢查后座燈泡是否偏離儀器光軸引起視差，此時(shí)需調(diào)整燈泡的位置。

（4）在未放置鏡片時(shí)，對(duì)標(biāo)志分劃板進(jìn)行調(diào)焦，發(fā)現(xiàn)其十字線中心和目鏡分劃中心有偏移，而且標(biāo)志分劃板十字線中心和邊緣不能同時(shí)清晰，對(duì)此——

① 檢查儀器是否使用不當(dāng)；

② 儀器是否受過強(qiáng)烈振動(dòng)或撞擊，導(dǎo)致光學(xué)元件發(fā)生位移，破壞各透鏡光軸的同軸度，產(chǎn)生由同軸度誤差所引起的中心不對(duì)稱畸變、中心慧差和像散。可通過調(diào)整準(zhǔn)直光管物鏡，合理調(diào)整鏡片支承座背后接圈外圓上的3個(gè)中心調(diào)節(jié)螺釘，重新獲得兩分劃中心的重合。

（5）儀器的示值誤差，對(duì)此——

① 按照正確的方法檢定儀器各點(diǎn)的示值誤差；如果各點(diǎn)的示值誤差是一個(gè)定值或接近定值，而且正好與其零位誤差相等，則可以通過調(diào)整零位來調(diào)整示值誤差。調(diào)整步驟為：1.擰松固定指標(biāo)的螺釘，將指標(biāo)對(duì)正零位，再擰緊螺釘；2.如果指標(biāo)移動(dòng)已經(jīng)在極限位置，無法完全校正零位，可松開屈光度測(cè)量手輪側(cè)面上的幾個(gè)固定螺釘，使軸的轉(zhuǎn)動(dòng)與刻線度盤相分離，調(diào)整使其零位誤差為零，再固緊所松開的螺釘。

② 零位誤差校正后，重新檢定示值誤差。如果儀器示值誤差呈周期性或不規(guī)則的變化，這是由于機(jī)械零件之間的間隙，機(jī)械零件加工中的偏心及其他幾何誤差因素，使得測(cè)量手輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，有空程和偏心等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致標(biāo)志（移動(dòng)）分劃板在沿軸向移動(dòng)時(shí)，有周期性或不規(guī)則變化誤差的產(chǎn)生，若此項(xiàng)誤差超過示值誤差的允許范圍，必須對(duì)此項(xiàng)誤差進(jìn)行消除或減少。調(diào)整步驟為：1.首先檢查是否操作得當(dāng)；2.拆下零件并對(duì)其清洗，重新上油后安裝，調(diào)整各部件的相互配合關(guān)系，重新檢定；3.若誤差仍然存在，則應(yīng)對(duì)有關(guān)零件進(jìn)行更換。

（6）打印鏡片光學(xué)中心標(biāo)記偏移，對(duì)此——

調(diào)整步驟為：1.用標(biāo)準(zhǔn)鏡片作被測(cè)鏡，測(cè)定后將活動(dòng)分劃像中心的十字中心與望遠(yuǎn)鏡分劃的十字中心對(duì)正，用打印機(jī)構(gòu)打印鏡片中心標(biāo)記A；2.將標(biāo)準(zhǔn)鏡片旋轉(zhuǎn)180°再作測(cè)定后打印鏡片中心標(biāo)記B；3.如若A和B不重合說明打印鏡片的光學(xué)中心偏移，就要調(diào)整打印機(jī)構(gòu)，直至A和B重合為止。

（7）打印鏡片后無墨跡或標(biāo)記不清，對(duì)此可取下印盒添加墨汁。5.3 保養(yǎng)與維護(hù)

焦度計(jì)是精密光學(xué)儀器，必須精心維護(hù)與保養(yǎng)，才能保持儀器精度，延長(zhǎng)儀器的使用壽命。其保養(yǎng)方法如下：

① 使用焦度計(jì)之前，須熟悉儀器原理、結(jié)構(gòu)、檢測(cè)方法等。

② 使用儀器時(shí)，不得碰撞，鏡頭零件不可隨意拆卸，轉(zhuǎn)動(dòng)部位不能用力過大過猛，柔和操作。儀器使用完畢，須做好清潔工作，套上儀器套。

③ 經(jīng)常保持儀器的清潔，玻璃表面如有灰塵，臟物可用松毛刷輕輕拂去，用鏡頭紙輕輕擦凈，嚴(yán)禁用手觸摸玻璃表面。如有手印污跡，須用脫脂棉蘸酒精乙醚混合液擦試干凈。

④ 儀器應(yīng)放在干燥，空氣流通的房間內(nèi)，防止受潮后光學(xué)零件發(fā)霉發(fā)霧，避免強(qiáng)烈振動(dòng)或撞擊，以防光學(xué)零件損傷或松動(dòng)，影響測(cè)量精度。

⑤ 焦度計(jì)應(yīng)及時(shí)送計(jì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行周期檢定（檢定周期為1年），以保證其測(cè)量值的準(zhǔn)確可靠。o