3.3.1 透镜的中和法分析 - 眼镜验光员(初级)

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3.3.1 透镜的中和法分析

2009-12-07 10:48:42 来源:网络作者:明月【大中小】浏览:95696次评论:0条

掌握中和法(影像判断法)对透镜定性和球镜、柱镜定量分析的原理，能正确利用中和法对透镜进行定性、定量和定轴分析。

知识要求
在实用中，为决定镜片的正负性，一般以手持镜片，通过镜片观察较远处的物体，然后移动或转动镜片并根据镜片所成像的移动状况，进行判别。
中和法是求知某透镜折射力的简单有用的技术，准确性相当高，而所需的设备仅是眼科试镜箱和一个合适的试测物，如十字线表。

一、视觉像移——透镜定性的原理
球面透镜可以看成是对称于光心的无数个度数渐增的微小棱镜度的叠加(见图3—1 2)，而省略了各个棱镜间的平行部分；柱面透镜可以看成是对称于其柱轴的无数个度数渐增的微小棱镜的叠加，可以进一步简单理解为正透镜是两个基底相接的棱镜组，负透镜是两个顶相对的棱镜组。球镜的光心处棱镜度为零。

根据棱镜的知识，可以知道光线总是向棱镜的底方向偏折，观察者所看到的像总是向棱镜的顶方向移动。那么通过具有一定屈光度的正球镜片观察某物体，如果将透镜沿视线的垂直方向做上下移动，则此物体也出现移动，由于正透镜是两个基底相接的棱镜组，当镜片向上时，实际上眼睛是通过底向上的棱镜观察物体，所见物像会向下移动。这种像的移动方向与透镜的运动方向相反的现象称为“逆动”，所有的正透镜都有这样的特征(见图3—1 3)。

同理，观察者通过具有一定屈光度的负球镜片观察某物体，如果将透镜沿视线的垂直方向做上下移动时，则此物体也出现移动，由于负透镜是两个顶相对的棱镜组，当镜片向上时，实际上眼睛是通过底向下的棱镜观察物体，所见物像会向上移动。这种像的移动方向与透镜的运动方向相同的现象称为“顺动”。“顺动”现象出现时总是指示透镜为负(见图3—1 4)。

“逆动”指示透镜为正。但要注意避免一个特殊情况，即当正透镜度数极高时，物体会成倒像于正透镜与观察眼之间，此时会出现“顺动”，正透镜会使物像放大，故出现顺动又出现物像放大时可以判断，所观察的镜片为大度数的正透屈光检查镜片。

二、中和法——透镜定量的原理
根据上述原理，如果观察到一个镜片出现“顺动”，可以用已知度数的正镜片进行“中和”，当顺动现象完全消失时所用正镜片的相反数就是待测镜片的度数。这就是影像判断透镜中和法，简称“中和法”。
透镜中和的原理是应用若干薄透镜折射力相加的原理。如果若干个折射力为D1、D2、D3……的薄透镜密接结合在一起，而忽略整个厚度，则可以得到联合折射力D为：
D=D1+D2+D3+…
根据上述原理得知，如果两个具有数量相等而符号相反的折射力的透镜密接在一起，则联合折射力等于0，也可以说两透镜中和。此时将被测透镜与已知折射力的相反透镜密接一起在视线的垂直方向做横向运动时，观察者将看不到任何“顺动”或“逆动”，则判定已中和。
每一个镜片都可有三种表示形式，正交柱镜处方形式、正柱镜处方形式、负柱镜处方形式，应用中和法查度数可以是三种表示法中的一种，而三种形式可以通过眼镜光学中的球柱透镜的联合转换原理互相转换。
例如，通过一个镜片观察十字线视标，发现视标放大、逆动，并存在剪动现象，用镜片箱中的-4.50D镜片中和了垂直方向的逆动，用-6.00D镜片中和了水平方向的逆动，那么待测镜片则为+4.50Dc ×180和+6.00Dc ×180的正交柱镜片，用眼镜光学中的处方转换方法进行转换，可以得到另外两种球柱镜处方形式：+4.50Dc/+1.50 ×1 80或+6.00Dc/-1.50 ×90。

二、中和法——透镜定量的原理
根据上述原理，如果观察到一个镜片出现“顺动”，可以用已知度数的正镜片进行“中和”，当顺动现象完全消失时所用正镜片的相反数就是待测镜片的度数。这就是影像判断透镜中和法，简称“中和法”。
透镜中和的原理是应用若干薄透镜折射力相加的原理。如果若干个折射力为D1、D2、D3……的薄透镜密接结合在一起，而忽略整个厚度，则可以得到联合折射力D为：
D=D1+D2+D3+…
根据上述原理得知，如果两个具有数量相等而符号相反的折射力的透镜密接在一起，则联合折射力等于0，也可以说两透镜中和。此时将被测透镜与已知折射力的相反透镜密接一起在视线的垂直方向做横向运动时，观察者将看不到任何“顺动”或“逆动”，则判定已中和。
每一个镜片都可有三种表示形式，正交柱镜处方形式、正柱镜处方形式、负柱镜处方形式，应用中和法查度数可以是三种表示法中的一种，而三种形式可以通过眼镜光学中的球柱透镜的联合转换原理互相转换。
例如，通过一个镜片观察十字线视标，发现视标放大、逆动，并存在剪动现象，用镜片箱中的-4.50D镜片中和了垂直方向的逆动，用-6.00D镜片中和了水平方向的逆动，那么待测镜片则为+4.50Dc ×180和+6.00Dc ×180的正交柱镜片，用眼镜光学中的处方转换方法进行转换，可以得到另外两种球柱镜处方形式：+4.50Dc/+1.50 ×1 80或+6.00Dc/-1.50 ×90。

三、中和法柱镜分析的原理
平柱镜可看成垂直于轴位方向上的无数个棱镜度渐变的微小棱镜的堆砌。若为正柱镜，各棱镜基底朝向柱轴，若为负柱镜，则是基底方向反向柱轴。在平行于柱面轴位的方向上，无棱镜效应，顺此方向移动镜片，像不产生随动现象；在与柱面轴向垂直方向上移动镜片，则将产生类似于正负球镜的逆动或顺动现象。
除此以外，平柱镜另有其特殊的“剪动”现象。图3—1 5所示为正柱面，其轴向在初始位置位于垂直的ab方向，当镜片顺时针旋转一个角度后，在镜片上与a、b点所对应的视点则产生基底朝向柱轴的棱镜效应，其作用是像做垂直于柱轴并远离柱轴的像移，则导致a'b’连线的逆时针运动。对于十字线水平线上c、d两点，其镜片上相应的视点也同样产生基底朝向柱轴，使c、d向c'd ‘做垂直于柱轴并远离柱轴的像移，也就使c'd’连线做顺时针的运动，a'b’连线与c’d’连线相向转动，即正柱镜的轴位方向产生逆动，垂直于轴位方向产生顺动，于是就形成了“剪刀运动”。

负柱镜的“剪刀运动”示意如图3~1 6所示，只不过a、b、c、d的对应视点处产生的是基底反向柱轴，作垂直于柱轴并向柱轴方向移动的“像移”，即轴向a'b’连线作顺动，垂直于轴向的c’d’连线作逆动，合成的效果也是“剪动”。

通过待测镜片观察远处的十字线，旋转镜片后如果发现有“剪动现象”，就说明该镜片有柱镜成分，旋转此镜片，使所观察到的十字线互相垂直不再扭曲，这就是该柱镜的轴向方向。沿其轴向方向移动，不会出现视觉像移，沿轴向的垂直方向移动，正镜片会出现逆动，负镜片会出现顺动。
简言之，通过含柱镜成分的镜片观察物体不但会出现顺动和逆动，还会出现“剪动现象”。通过观察“剪动现象”可找到柱镜的轴向，中和法最好的观察目标是外部有圆圈的十字线视标，剪动现象可以使十字线出现剪动，也可以令圆变成椭圆，椭圆的轴方向就是柱镜的轴向。
值得注意的是：有些待测球柱镜片，由于球镜成分很大，柱镜成分很小，柱镜所特有的剪动现象会被球镜强大的放大作用所掩盖，造成观察者的误判断。为了避免这种情况，观察者要首先粗略中和顺动和逆动，再寻找轴向，沿轴向方向作精细的中和。

技能要求
中和法对透镜进行定性、宣和定轴分析
[操作准备]
1.将镜片箱整理好，镜片擦拭干净。
2.一支易于书写和擦拭的油笔。
3.镜布一块。
4.在一张白纸上用细黑直线画一正交“十”字图形，如图3—17所示，每一条黑线长约15 cm，将眼镜片持于图的正上方，镜片面与纸面平行。观察者自正上方或正前方观察纸上的“十”字线。也可就地取材，以方砖地板、门框、桌边等具有正交直线的物体作为观察目标。

[操作步骤]
1.手持待测眼镜观察视标，先右片后左片进行检测。
2.如镜片为球面透镜，则初看可呈图3—1 7中的b、c、d几种形式。前后左右移动镜片，使镜片内和镜片外所见部分直线为连续直线(垂直和水平线均连成直线)，用油笔在镜片上画出此十字线。则镜片所见十字的交点，就是镜片的光学中心。
(1)选其中一条直线，比如竖线作为观察目标，沿水平方向移动待测镜片，如果观察到逆动及放大现象，则用镜片箱中的负球镜片进行中和，当逆动完全消失时，记下所用的中和镜片度数的相反数，如中和镜片为-1.00D，则记录+1.00D。保持该中和镜片度数不变，选取横线作为观察目标，沿竖直方向移动待测镜片，若通过两镜片也看不到任何逆动或顺动，则表示该待测镜片就是+1.OODs的单球镜片。该镜片检查结束。
(2)选其中一条直线，比如竖线作为观察目标，水平方向移动待测镜片，如果观察到顺动及缩小现象，则用镜片箱中的正球镜片进行中和，当顺动完全消失时，记下所用的中和镜片度数的相反数，如中和镜片为+2.00D，则记录-2.00D。保持该中和镜片度数不变，选取横线作为观察目标，沿竖直方向移动待测镜片，若通过两镜片也看不到任何逆动或顺动，则表示该待测镜片就是-2.00Ds单球镜片。该镜片检查结束。
3.如图3—1 7e中所示，表示此镜片含有柱面成分。前后左右移动和扭动镜片，使镜片内和镜片外所见部分直线为连续直线(垂直和水平线均连成直线)。用油笔在镜片上画出此十字线。如先选一个方向进行观察，比如以竖线作为观察目标，水平方向移动待测镜片，如果观察到逆动及放大现象，则用镜片箱中的负球镜片进行中和，当逆动完全消失时，记下结果，如中和镜片为-1.00D，则记录+1.OOD。保持该中和镜片度数不变，选取横线作为观察目标，沿竖直方向移动待测镜片，会看到该方向仍然存在逆动，则增加中和用负镜片的度数直到逆动现象完全消失，记下结果，如此时中和用镜片是-2.00D，则记录+2.00D，同时记录子午线方向，180度。用处方转换方法将检查结果写成正柱镜处方形式：+1.00Ds/+1.OODc ×180；或写成负柱镜处方形式：+2.00Ds/-1.00Dc ×90.该镜片检查结束。
4.用同样方法检查另外一个镜片。
5.用直尺测量两个待测镜片十字线的中心，记录该眼镜水平光学中心的距离。

[注意事项]
1.为了使测量更准确，测量过程中最好只用一个球镜片与待测镜片相贴。如果观察到有剪动现象，观察者最好用球镜一个方向一个方向地中和，最后再用处方转换方法进行处方转换。
2.被测镜片的度数越小，越难观察到顺动、逆动及剪动。为了使测量更准确，应该以微量找到相反的视觉像移现象，再减去该量。比如用+4.00D、+5.00D中和某个待测球镜片，始终可以观察到顺动现象，当用+5.25D中和时像移很小难以判断，为了使检测更加准确，应该继续增加中和镜片至+5.50D，如果发现轻微的逆动现象发生，则说明该镜片的度数为-5.25D，如果用+5.50D还是难以判断，用+5.75D可发现轻微的逆动，则说明该镜片的度数为-5.50D。
3.为了使测量更加准确，要使待测镜片和中和用镜片紧密相贴，也就是与待测镜片的凸面相贴。
4.树脂镜片易于被划伤，操作时应更加小心。

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