3.3.3 眼镜光学：眼镜棱镜 - 眼镜验光员(基础知识)

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3.3.3 眼镜光学：眼镜棱镜

2009-12-07 15:04:05 来源:网络作者:明月【大中小】浏览:23282次评论:0条

1．棱镜度的合成与分解
两个以上棱镜互相叠合，效果相加，形成一新的棱镜，称为棱镜度的合成；反之，一个棱镜也可分解为互相垂直的两个棱镜，称为棱镜度的分解。
(1)棱镜度的合成
合成后的棱镜度可用作图法与计算法求得。这里仅介绍作图法，作图法简单易学，只是精确度稍差一些。
如：将2△BU与3△BI合成为单一等效棱镜。
方法：选用一适当比例尺，如1 cm代表1△。作90°及180°的两条互相垂直的直线(见图3—32)，沿90°线按比例量得OV=2，沿180°线按比例量得OH=3，作矩形OVRH，其对角线OR的长度即代表合成棱镜度，量得0R=3.6△。∠ROH即是合成后棱镜的底方向，以量角器量得为33.4°，亦即2△BU与3△BI合成为3.6△B 33.4°的等效棱镜。

(2)棱镜度的分解
如将2△(BU及BI)60°棱镜分解为垂直与水平方向的两棱镜，其作图法即是直角坐标底向标示的方法。

2．薄球面透镜的棱镜效应(Prentice规则)
球面透镜可视为多块棱镜或基底相连或尖端相接而成，当平行于光轴的光线通过球面透镜时，通过光心的光线将直线传播，不发生偏折，其他平行光线必将发生偏折，折向镜片的最厚部分(即折向其棱镜的基底方向)，且离开中心越远其偏折能力越大，透镜的这种作用叫做透镜的棱镜效应。
(1)Prentice规则
由上述可知，当眼的视轴与镜片光心有偏位时，亦即入射光线未通过光心，光线就会发生偏折，产生类似用棱镜视物的效应，离光心越远这种偏折越强。透镜上任一点对光线的偏折力即称为该点的棱镜效应，亦即该点所具有的棱镜度，根据Prentice规则可计算得到。设入射点距透镜光心为C(cm)，该透镜屈光力为F(D)，则该点所具有的棱镜度为：
P=CF
式中 P——该点的棱镜效应，△；
C——该点到光心的距离，cm；
F——透镜屈光力，D。
其基底朝向：凸透镜时，光心代表其产生棱镜效应的底；凹透镜时，光心则代表产生棱镜效应的尖端。
(2)球面透镜上任意一点的三棱镜效应
[例]右眼为+3.50 DS，左眼为-4.00 DS，计算在光心下方5 mm、光心内侧4 mm处的棱镜效应。
解：在光心下方5 mm处：
右眼：P=CF=0.5×3.5=1.75△BU
左眼：P=CF=0.5×4=2△BD
在光心内侧4 mm处：
右眼：P=0.4×3.5=1.4△BO
左眼：P=0.4×4=1.6△ BI
(3)透镜移心规则
如果配镜时需产生棱镜效应，可以利用上述规则C=P/F计算光心位移量的大小，这样可以通过移动光心的方法来产生棱镜效应。要注意凸透镜的移心方向与所需棱镜底方向相同，凹透镜的移心方向与所需棱镜底方向相反。
[例]求-4.00 D为产生2△底朝下所需的移心量及方向。
解：
C=P/F=2/4=0.5 cm(向上移)
因凹透镜移心方向与所需棱镜底方向相反，故本例在加工时，需将透镜的光心向上移0.5 cm。

3．球柱面透镜的棱镜效应
(1)柱面透镜的棱镜效应
柱面透镜沿轴向无屈光力，故轴向不存在棱镜效应。柱面透镜的最大屈光力存在于与轴向垂直的方向上，故其棱镜效应的基底方向也在该方向上，计算公式仍依上述Prentice规则。
[例]+3.00 DC×90透镜，计算在90°方向光心下方4 mm位置和180°方向光心内侧3 mm位置的棱镜效应。
解：因该柱镜垂直向无屈光力，故无棱镜效应产生。
在该柱镜水平向光心内侧3 mm位置的棱镜效应为：
P=CF=0.3×3=0.9△BO
(2)球柱面透镜的棱镜效应
球柱面透镜的棱镜效应可看作球面透镜与一柱面透镜或两个正交柱面透镜叠加而成，故球柱面透镜的棱镜效应也可从这两个角度求解。亦即该球柱面透镜上任一点的棱镜效应可依分解后的球镜及柱镜在该点的棱镜效应的合成，或分解后的两正交柱镜在该点的棱镜效应合成而计算求得。对初学者了解下述例题中的方法即可。
[例]右眼+4.00 DS/+2.00 DC×90，求其在光心下方9 mm，偏外2 mm视点处的棱镜效应。
解：可将该球柱面透镜分解为垂直及水平两个柱面透镜，即+4.00 DC ×180/+6.00 DC×90，应用Prentice法则分别求出其棱镜效应：
Pv=0.9×4=3.6△BU
PH=0.2×6=1.2△BI
合成棱镜效应可用前面述及的作图法，也可用计算法：

该基底方向可用角度正切值求，即tanα=3.6/1.2=3，α=71°34′。
合成棱镜效应为：3.8△B 71°34′。

4．眼镜的棱镜效应现象
(1)位移、位移不等
眼镜片可看做多块棱镜基底相接或尖端相接而成的透镜片，由于光线通过棱镜后折向棱镜的基底，故当镜片光心距与瞳距不等时，就会产生棱镜效应，出现物体向棱镜尖端移位的现象，如图3—33所示。

所以配镜必须要求光心距与瞳距一致。但即使如此，当观看上下左右物体时，眼球转动导致视轴不通过镜片光心，也会产生棱镜效应。若双眼屈光度相同，则是从偏离光心相同距离的视点视物，其棱镜效应相同，基底方向相反，依“均分棱镜度法”，两棱镜作用彼此抵消，戴镜者不会有不适感。若左右眼矫正镜度不同时，偏心注视就会产生不同的棱镜效应，两者之差即所谓的“差异棱镜效应”。
差异棱镜效应包含水平方向和垂直方向两部分(即使当柱镜轴向为斜向时，透镜产生棱镜效应虽也在倾斜方向，但仍可分解为垂直及水平效应)。一般而言，人眼在水平方向的转动范围最大，转动机会也最多，但因双眼水平方向融合力可达30△左右，镜片面积又有限，约束了眼左右转动的范围，所以水平方向的差异棱镜效应常能容忍，即使有症状也可用头的转动代替眼位转动减轻不适。而人眼垂直方向的融合力小得多，戴镜后垂直方向的差异棱镜效应常不能超过1.5△，如达2△以上两眼视觉则无法融合。
差异棱镜效应可致相对位移程度不等、所需视轴转向程度不同、眼肌的肌力不等，戴镜者遂产生视觉干扰症状。
(2)色散效应
白光(如日光)是由七种不同波长的色光组合而成，当通过透镜时，因眼镜棱镜效应可散开为七种不同颜色的光，这种现象被称为“色散”。
各种色光因色散导致有不同的传播光路、不同的成像位置和成像高度，这被称为色像差(简称色差)。其中的横向色差与棱镜效应密切相关，如戴镜者通过眼镜片边缘看远处物体时，常常会看见物体周围有色彩环绕，这就是横向色差(垂轴色差、倍率色差)的表现。
(3)像跳
戴双光眼镜者常有视物突然向上跳动的情况，这是因为人眼从远看近当视轴越过子片上缘时，由于子片产生底朝下的棱镜效应所致，如图3—34所示。像跳的程度取决于子片的屈光力(近用附加焦度)和子片顶心距。

5．眼镜的偏心
在配镜时要求两镜片光学中心距离与瞳距相等，这样人眼在配戴眼镜平视前方时，眼的视轴(线)才正好通过眼镜片的光心而不产生棱镜效应。若在水平方向上镜片光心位置与瞳孔中心位置不一致，即为眼镜的水平向偏心；若左右眼镜片的光心未在同一水平，则发生眼镜的垂直向偏心。依上述有关棱镜效应的阐述，不难理解在该情况下患者会出现一系列视觉干扰症状。
关于偏心时产生的棱镜效应，如为凸透镜，当光心距大(小)于瞳距时，具有底朝外(内)的棱镜效应(见图3—35)；如为凹透镜，当光心距大(小)于瞳距时，具有基底朝内(外)的棱镜效应。

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