電腦驗光儀的沿革

文/陶會榮 靳瑾

1 概述

電腦驗光儀是綜合運用電子、計算機、現代光學等技術研制而成，以客觀檢查被測眼的屈光狀態，之所以被稱為電腦驗光儀，是因為它利用了電子計算機系統來進行驗光。最早的電腦驗光儀由電子管、晶體管兩者并用而成，主機重達500多斤，另外還有2臺電動機控制，其中一臺控制主機姿態，另外一臺則控制儀器升降。此外，驗光數據還需一臺自動電傳打字機打印，且需兩個人同時操作。以后，隨著集成電路的出現，電腦驗光儀體積顯著縮小，設備重量隨之減輕，電腦運算速度也得到了提升。同時，人們利用雙針孔成像原理、激光技術、紅外線等先進技術，加上電腦革新技術，在20世紀六七十年代研制出新型的電腦驗光儀。但這種新型電腦驗光儀沒有全自動檢測眼睛的功能，即不能實現自動尋找被測眼瞳孔、自動對焦、自動換眼檢測的功能，而且它檢測眼睛時，電腦接收的反射光只是幾個點而不是一個圓環，不過測量數據能夠通過電腦自動處理，因此可以稱之為半自動電腦驗光儀，半自動電腦驗光儀成為日后全自動電腦驗光儀的基礎。后來，隨著科技的發展，全自動電腦驗光儀開始問世，它兼具自動檢測和手動檢測功能，雖然內部復雜，但外部結構簡單、易操作，在短時間內就能學會使用，而且其自動檢測功能不需要驗光師手動去對準眼睛，能夠自動對焦、自動換眼檢測，如果出現一些基本故障，它還能夠通過顯示屏顯示出來，這為后續的維修工作帶來很多便利。全自動電腦驗光儀準確率大大提高，避免了人為操作的誤差，提升了驗光工作效率，實現了對眼睛真正意義上的全自動檢測。如今，電腦驗光儀正向著更加自動化、精確化的方向發展，不僅能夠檢測被測眼的近（遠）視程度，還能檢測被測眼的散光、光軸、軸位等，并附加了許多其他功能。

2 外部結構圖

圖1 早期電腦驗光儀

圖2 現今全自動電腦驗光儀

3 分類及特點

電腦驗光儀有主觀型與客觀型之分。被測者在測屈光狀態時調整測試視標的位置，使得被測眼能夠清晰地看到測試視標移動的位移，進而判斷被測眼的屈光不正程度，此為主觀型電腦驗光儀；不借助被測者的主觀知覺，完全通過電腦或者檢影來判斷遠點的位置，驗光儀中的計算機根據光學知識計算判斷被測眼的屈光不正程度，此為客觀型電腦驗光儀。現今大多數電腦驗光儀為客觀型自動電腦驗光儀，其優點是快速、直觀、準確，為主觀驗光提供了一個很好的參考標準。其缺點是會受一些不相干元素影響。

4 基本組成

如圖3所示，電腦驗光儀一般包括升降工作臺、定位系統、驗光儀主機等，驗光儀主機由放松調節與固視（霧視）系統、觀察瞄準系統、移動光斑系統、測量系統、記錄系統等組成。

圖3 電腦驗光儀基本結構圖

5 原理

最早出現的驗光儀采用盤氏原理。如圖3所示，它是根據眼睛看物體時的調節張力來判斷眼睛的屈光程度，然后再加上鏡片，把人眼所成的像根據光學原理調節到視網膜上，完成驗光。但是這種方法會直接受瞳孔大小的變化和調節影響，而且驗光時間較長。

圖4 根據調節張力判斷屈光程度

后來的電腦驗光儀則利用雙針孔成像原理制成。如圖4所示，是用一個雙針孔片放在被測眼的前方觀察目標，檢測目標是否在被測眼的遠點處，它的像是否是單像，如果為單像就說明正常，若出現雙像就說明屈光不正，以此為根據來判斷被測眼的屈光不正程度。

圖5 雙針孔成像原理驗光

隨著驗光準確度要求的提高，早期半自動電腦驗光儀出現，這是一種可以消除強光刺激的紅外線半自動電腦驗光儀，通過將一種僅讓紅外線穿過的光學濾片放置在光源前，從而使被檢者看不到測試視標。同時，觀察系統內安裝電子聚焦接受器或安裝一種可將從視網膜返回的紅外線轉換為可見光的圖像轉換器來代替驗光者，從而較準確地測試被檢眼的屈光狀態。

如今的電腦驗光儀則根據眼球自身的屈光原理以及人眼的視覺特性來進行屈光不正的測定，目前市場上客觀型電腦驗光儀居多。盡管客觀型電腦驗光儀的型號、生產的廠商不同，其工作原理也不盡相同，但概括起來主要有3種原理：謝納原理、焦度計原理和檢影鏡原理。如圖6所示，根據雙針孔成像原理，改變進入眼內的光線聚散度，使視標清晰地成像在視網膜上，據此判斷眼的屈光度為謝納原理(a)；或者在眼前加一個光學系統，使遠點移到眼前適當距離來判斷屈光不正為焦度計原理(b)；或由檢査者通過一套特定的裝置，將光線射到視網膜上，根據眼底反光聚散度來判定屈光度為檢影鏡原理(c)。經過多方面實踐，現今大部分電腦驗光儀采用紅外線技術，如圖6所示，由紅外線光源經過視網膜反射后在電腦上顯示的圖像來看，它從幾個點演變成了一個圓環，能夠更加準確地檢查被測眼的屈光力。

圖6 電腦驗光儀工作原理

圖7 電腦驗光儀性能演變

目前，大部分電腦驗光儀的設計基于間接眼底鏡的原理。如圖8所示，它使用兩個物鏡或聚焦鏡和一個分光器，當光源進入眼睛時，檢測光標可以順著投影系統的軸移動，將它移動到被測眼最清晰的位置，若是正常眼，它的像在無限遠處；若屈光不正，檢測光標就會前后移動，使得被測眼能夠看到最清晰的像。通過改變進入眼睛光線的聚散度使光標清晰成像在視網膜上，從而自動計算出屈光度，并可將檢測結果數據經熱敏打印機打印后輸出。

圖8 自動電腦驗光儀基本原理

6 市場

如今全自動電腦驗光儀已逐漸取代半自動電腦驗光儀，品牌也越來越多，目前市場上主流全自動電腦驗光儀品牌主要有國外的拓普康（TOPCON）、尼德克（NIDEK）、貴精工以及國內新緣、雄博、佳樂普等，其銷售價格在1萬到10萬元不等。