第6章第3节旋转棱镜与视近棱镜的有效棱镜 - 眼镜学

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第6章第3节旋转棱镜与视近棱镜的有效棱镜

2009-11-27 15:57:52 来源:网络作者:大红鹰【大中小】浏览:35984次评论:0条

棱镜是一种特殊类型的透镜，主要特征是使入射光产生偏斜。该特性常用于解决眼的许多问题，如斜视矫正等。许多透镜也包含棱镜的成分和效果，有关棱镜知识的学习可以帮助我们在透镜或棱镜应用过程中，即可以有效利用棱镜的特征来提高视觉效率，又必须避免因棱镜产生的视觉问题。本部分就光学棱镜和透镜的棱镜效果进行阐述，并对棱镜的临床应用进行初步探讨。

１．旋转棱镜　　将两片相同度数且底方向相反的棱镜叠合在一起，则组合后的棱镜度为零。若将两片棱镜中的一片顺时针转90°，另一片逆时针转90°，则组合后的棱镜度为2Ｐ。如果每一棱镜均自零位转θ角度（图６-１５）并假设零位在垂直方向上，则每一棱镜与水平线的倾角为（ф＝90－θ）。每片棱镜在垂直方向的棱镜度分别为Ｐ1sinф底朝上、P2sinф底朝下。显然，垂直方向的棱镜效果互相中和，水平方向的棱镜效果为Ｐcosф，因底方向相同而相加，总效果为2Pcosф。因ф＝90－θ，所以，总效果又为2Psinθ。当θ＝0，总效果为0，此时两棱镜是在底与顶相接位置而互相中和。当θ＝90°，总效果为2P，此时两棱镜系在底靠底位置。除这个位置之外的其他位置，总效果为2Psinθ，sinθ之值由０连续变至１，故总效果由０连续变至2P。因此，这样的旋转棱镜装置可获得从零至两棱镜度之和的任何棱镜度。这种装置常用于检查眼肌不平衡，两片棱镜安装于一测试镜架上，通过同一个控制旋钮使两片棱镜互相呈反方向旋转。两棱镜片的固定环上刻有棱镜度数，另有一个小点在一棱镜的底端。要测垂直轴向的棱镜效果，零位应在水平方向，要测水平方向的棱镜效果，零位应在垂直方向。

旋转棱镜的原理由John Herschel所阐述，现常用的一种Risley旋转棱镜，每一棱镜片为20△，故最大偏向为40△。

例６-７：一旋转棱镜的两片组合棱镜各为10△，设每片均自零位转动30°，试计算它的总棱镜效果。如果要其总效果为5△，每片棱镜应各转动多少角度？

因为：Ｒ＝2Psinθ，Ｐ＝10△，θ＝30°

所以：Ｐ＝20sin30＝10△

要获得总棱镜效果为5△

所以：θ＝14.48°

另一种类似仪器为“可变棱镜”，其作用与Risley旋转棱镜一样，但其最大棱镜度可达到90△。其结构为曲率半径、折射率均相同的平凹柱镜与平凸柱镜嵌全在一起，利用机械装置令平凸柱镜能依轴心转动，使两镜的两平面产生0°～50°的交角。除0°时为平行平板玻璃不发生折射外，其他角度均可使垂直射入的光线发生不同的偏折，产生棱镜效果。其0°～50°的交角即该棱镜的顶角，其偏向角θ范围为0°～42°或棱镜度为0△～90△，其精度可达１△。

２．视近棱镜的有效棱镜度　　眼球以一点为轴进行转动，该点称为眼睛的旋转中心Ｃ。眼的旋转点并不在眼球的中央，一般约在角膜后15mm处。如果将一棱镜置于眼前，当眼睛通过棱镜观察远方的物体时，由于光线通过棱镜会产生偏折，因此眼球要转动一角度θ（图６-１６a）。设棱镜度为Ｐ，则由图可见θ＝Ｐ。当该眼看一近物时，由图６-１６b可知，该眼球所转动的角度小于棱镜的偏向角，即θ＜Ｐ。因此，若眼球需要转动5△以观看一近物时，实际所需的棱镜度数应大于该棱镜度。通常检查眼睛是将棱镜放在眼镜的位置。如果检查得知视近时需要5△，一般仍可开出5△的处方，这样处理对眼的矫正影响不大，但实际上，眼睛转动的角度比此值要小。对于视近棱镜的有效棱镜度可由图６-１６b计算得到。

假设物距为l，棱镜到眼睛转动中心的距离为s，由图和棱镜的定义得到：

根据符号规则，l应为负值，故

当l为负值时，由上式可看出θ＜Ｐ，当物体位于无穷远时，则θ＝Ｐ。

例６-８：通过４△的棱镜观看眼前25cm处物体，试计算眼球所转动的角度，假设棱镜在眼球转动中心前面25mm 处。

解：已知：l＝－250mm Ｐ＝4△　　Ｓ＝25mm

眼镜的镜眼距一般为12mm，如果假设Ｓ的平均值为27mm，平均阅读距离为1／3m，则：

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Tags：旋转棱镜有效

责任编辑：peijingshi

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