文 王英麗

1 電腦驗光儀簡介

1.1 概念

電腦驗光儀是綜合現(xiàn)代光學(xué)、計算機技術(shù)研制而成，用于客觀檢測眼睛屈光狀態(tài)的一種自動化儀器。它是根據(jù)眼球本身的聚焦原理及人眼的視覺特性進(jìn)行屈光不正測定的。電腦驗光儀自動化程度高，所測眼球信號經(jīng)計算機快速分析，以數(shù)字顯示或打印的方式輸出人眼屈光不正的數(shù)值。由于測定時不需配鏡者主訴，因此它是一種他覺驗光法，也叫客觀驗光法。

1.2 基本結(jié)構(gòu)

1.2.1 外部結(jié)構(gòu)

電腦驗光儀是由電子控制的自動屈光儀，其自動化程度較高，主體結(jié)構(gòu)分為測試箱、控制分析部件和支架部件（如圖1所示）。

圖1 電腦驗光儀結(jié)構(gòu)圖

1.2.1.1 測試部件

儀器上部為一具孔暗箱，內(nèi)設(shè)紅外線發(fā)射裝置和接收元件，以及起到固定視線和霧視作用的可見光視標(biāo)。對著被測者方向有一測試圓孔，供被測眼接收測試光信號，并注視霧視視標(biāo)。

1.2.1.2 控制分析部件

顯示器：為一液晶顯示屏，用于監(jiān)控測試過程，并確認(rèn)控制鍵的菜單設(shè)置。

控制鍵盤：用于對儀器的測試功能進(jìn)行設(shè)置。

調(diào)焦手輪：參考監(jiān)視屏幕的提示對測試光的焦距進(jìn)行調(diào)試，用于保證每次測試的可重復(fù)性。調(diào)焦手柄的頂端設(shè)有測試按鈕，供手動測試時使用。

底盤鎖緊鈕：用于鎖定機身。

1.2.1.3 支架部件

包括頜托、頜托手輪和額托等。

1.2.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

電腦驗光儀主要內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如圖2（a）、圖2（b）、圖2（c）所示，具體結(jié)構(gòu)名稱見圖注：

圖2（a）

圖2（b）

圖2（c）

1.3 系統(tǒng)總成

電腦驗光儀的指令由中央控制PCB板進(jìn)行收發(fā)，內(nèi)置E2PROM芯片，電源模塊為系統(tǒng)供電，不同類型的LED提供不同光路的照明，LED由中央PCB板控制，包括測量光源、對中LED、固視標(biāo)LED、眼前節(jié)照明LED、平行透射點LED、Kerato LED。不同類型的傳感器完成各種非電量的測量，將處理完成的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并傳遞給中央控制PCB板（包括Y檢測傳感器、RL檢測傳感器、零位傳感器、瞳距傳感器、升降傳感器、R/L 檢測傳感器、CCD單元等）。不同類型的馬達(dá)完成相應(yīng)光路中的動作，并由PCB板進(jìn)行控制（包括TF馬達(dá)、旋轉(zhuǎn)棱鏡馬達(dá)、Y馬達(dá)）。LCD顯示屏則顯示當(dāng)前測量的屈光度等相關(guān)數(shù)值，由打印裝置輸出。

圖3 電腦驗光儀系統(tǒng)總成結(jié)構(gòu)框圖

2 電腦驗光儀的原理

電腦驗光屬于客觀驗光法，其原理與視網(wǎng)膜檢影法基本相同，即采用紅外線光源及自動霧視裝置達(dá)到放松眼球調(diào)節(jié)的目的，同時采用光電技術(shù)及自動控制技術(shù)檢查屈光度。

電腦驗光儀的光路（如圖4所示）主要由三條光路組成：分別是對準(zhǔn)光路、固視光路、以及測量光路，現(xiàn)介紹如下：

圖4（a） 電腦驗光儀光路結(jié)構(gòu)圖

2.1 對準(zhǔn)光路

為圖4中藍(lán)色實線，箭頭的方向代表光路的傳播方向，對準(zhǔn)光路從左至右分別由被測眼、眼前節(jié)照明燈、環(huán)形LED、平行投影LED、物鏡、半透半反反射鏡1、半透半反反射鏡3、對準(zhǔn)中繼透鏡A、對準(zhǔn)中繼透鏡B、半透半反反射鏡5、電視鏡頭、CCD相機等光學(xué)元器件構(gòu)成。具體光路結(jié)構(gòu)如圖4（a），其中，固視光源SPOT LED將光源投照到被檢眼上，檢查者通過移動電腦驗光儀的機身，使光源反射點恰好被移進(jìn)儀器屏幕上的小方框內(nèi)，如圖4（b）所示，實現(xiàn)測量前的對焦工作。

圖4（b） 對焦?fàn)顟B(tài)圖

2.2 固視光路

為圖4（a）中綠色實線，箭頭的方向代表光路的傳播方向，固視光路從左至右分別由被測眼、眼前節(jié)照明燈、環(huán)形LED、平行投影LED、物鏡、半透半反反射鏡1、半透半反反射鏡2、反射鏡3、固定物鏡A、固定物鏡B、固定視標(biāo)、聚光透鏡、顏色補償濾波器等光學(xué)元器件構(gòu)成，具體光路結(jié)構(gòu)如圖3（a）所示，電腦驗光儀驗光是根據(jù)定基點變焦距的方法進(jìn)行屈光度測量的，如圖5所示：

圖5 電腦驗光儀屈光度測量圖

在由移動凹透鏡、固定凸透鏡和凹透鏡組成三個焦距絕對值相等的透鏡組成的變焦距系統(tǒng)中，保證系統(tǒng)第二主點對眼睛位置不動，只要移動系統(tǒng)中的第一透鏡系統(tǒng)的光焦度隨之改變，改變量△f與第一透鏡的位移x成線性關(guān)系，即此時的焦距f與x也成線性關(guān)系：

根據(jù)屈光度的定義：焦距的倒數(shù)為透鏡焦度或屈光度，與調(diào)節(jié)遠(yuǎn)點成線性關(guān)系，即：

將（1）代入（2）得

因此，只要測得第一透鏡的位移x，即可知道人眼的屈光度值。

固視光路的作用是當(dāng)通過對準(zhǔn)光路實現(xiàn)對焦以后，按下測量按鈕，移動透鏡產(chǎn)生位移x，從而讓被檢者在視野范圍內(nèi)獲得清晰的視標(biāo)，將此位移信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，?jīng)過電子計算機系統(tǒng)，將測得的各數(shù)據(jù)用數(shù)字顯示出來，并可將數(shù)據(jù)經(jīng)熱敏打印器打印后輸出。固視視標(biāo)與屈光度對應(yīng)如圖6所示。

圖6 固視視標(biāo)與屈光度對應(yīng)圖

2.3 測量光路

為圖4（b）中紅色實線，箭頭的方向代表光路的傳播方向，測量光路從左至右分別由被測眼、眼前節(jié)照明燈、環(huán)形LED、平行投影LED、物鏡、半透半反反射鏡1、半透半反反射鏡2、旋轉(zhuǎn)棱鏡、針孔棱鏡、環(huán)虹膜、測量繼電器的鏡頭A、測量目標(biāo)、聚光透鏡、測量用LED、反射鏡1、測量繼電器的鏡頭B、移動透鏡、反射鏡2光學(xué)元器件構(gòu)成，具體光路結(jié)構(gòu)如圖6所示，測量光路的作用為紅外線發(fā)射器發(fā)出紅外線，通過光學(xué)系統(tǒng)反射到被測眼視網(wǎng)膜上，反射回來的光線經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)投射到CCD探測器上，被其接收。

圖7 測量光路實物圖

由于不同被檢眼的屈光成份不同，反射回來的光線也不盡相同，如圖8所示：

圖8 測量光路實物圖

根據(jù)圓形的大小以及變形情況可以判斷被檢者的屈光以及散光情況，如圖9所示：

圖9 模擬眼環(huán)形圖像

3 電腦驗光儀的安裝

電腦驗光儀的安裝可見圖10（a）、圖10（b）、圖10（c）、圖10（d）所示：

（1）a、b圖為外殼拆裝示意圖：a圖部件1、4分別由2、3、5三個固定件固定；b圖部件1、5、8分別由2、3、4、6、7、9、10、11幾個固定件固定。

圖10 電腦驗光儀拆裝示意圖

（2）c圖為顯示屏拆裝示意圖：部件1由固定件2固定。

（3）d圖為熱敏打印機拆裝示意圖：部件1由固定件2、3、4固定。

4 電腦驗光儀常見故障與維修方案

4.1 顯示屏閃爍，不能正常讀數(shù)

原因1：驗光儀的某些元器件老化、腐蝕、受損。

解決方案：請專業(yè)維修人員進(jìn)行清潔或更換元件，確保電腦驗光儀的操作環(huán)境滿足溫度在（20±10）℃、相對濕度工小于80%的條件，無陽光直射，少灰塵。

原因2：驗光儀附近有強電磁干擾或者有振動影響。

解決方案：排除強電磁干擾，消除振動。

原因3：驗光儀的穩(wěn)定旋鈕沒有調(diào)整好。

解決方案：輕輕調(diào)節(jié)驗光儀的穩(wěn)定旋鈕，直至屏幕無閃爍。如果顯示屏幕不清楚，可適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)驗光儀亮度旋鈕也可解決。

4.2 主機與底座之間不能自由移動

原因1：限制主機移動的螺釘未完全松開。

解決方案：完全松開限制螺釘。

原因2：主機與底座未對正，移動受阻。

解決方案：調(diào)整主機與底座，使其對正。

原因3：主機與底座接觸部分太臟。

解決方案：清除主機與底座間的臟污。

4.3 讀數(shù)發(fā)散性大或測量結(jié)果顯示“error”字樣。

原因1：被檢者可能患有白內(nèi)障等眼病。

原因2：被檢者驗光姿勢不正確。

原因3：操作人員的調(diào)焦誤差太大。

原因4：可能有太陽光或者強光直射驗光儀的觀測視窗。

原因5：驗光儀的一些元件或者部件老化，可更換零件。

4.4 自動測量功能不起作用

原因1：由于長時間頻繁使用，進(jìn)行自動檢測的兩個LED發(fā)射的光量自然衰減。

解決方案：請專業(yè)維修人員進(jìn)行光量補正即可。

原因2：驗光儀的觀測視窗不干凈，使得進(jìn)行自動測量的兩個LED光量衰減。

解決方案：可先用鼓氣球除去灰塵，再用柔軟的鏡頭布蘸上無水乙醇輕輕擦拭觀測視窗，切記不可用水或其他化學(xué)藥水。

5 電腦驗光儀的驗光問題

電腦驗光儀能快速測出屈光不正的大致情況，對了解消費者屈光程度可提供有益的參考。但電腦驗光儀的準(zhǔn)確性受很多因素的影響，將電腦測定的屈光度數(shù)作為配鏡的唯一根據(jù)是不妥的。電腦驗光儀不能代替檢影師驗光及鏡片矯正的技術(shù)，它存在以下問題:

1.由于被試者已知視標(biāo)位于近處，總是產(chǎn)生調(diào)節(jié)。

2.視標(biāo)從最初的清晰位置再移近也會誘導(dǎo)被試者產(chǎn)生調(diào)節(jié)。

3.由于焦深的存在，使測量結(jié)果不精確。

4.屈光度標(biāo)尺的刻度非線性。

5.視標(biāo)產(chǎn)生的網(wǎng)膜像大小隨著透鏡位置的變化而變化。

6.不能測量散光。

6 電腦驗光儀的保養(yǎng)

電腦驗光儀在使用時應(yīng)注意以下事項：

1.保持光學(xué)零件的清潔，如鏡片有灰塵、污垢，可用吹耳球吹拂，再用脫脂紗布蘸無水酒精或用擦鏡紙輕輕擦拭。

2.遠(yuǎn)離高溫和強電磁場。

3.如長期不用，應(yīng)拔去電源插頭。

4.如發(fā)生故障，應(yīng)請專業(yè)人員維修，不要自行拆卸，以免造成不必要的損壞。