基于測量電腦驗光儀檢測性能對模擬眼的設計研究

2025-09-28 00:00:00肖聲鵬于承志曾旭黃忠祥于承志

中國眼鏡科技 2025年8期

關鍵詞：電腦驗光儀；模擬眼；性能檢測；設計研究

電腦驗光儀作為判定屈光狀態的關鍵醫療器械，融合了屈光檢查技術與電子信息化技術，是一種電子化的客觀驗光設備[1]。驗光師通過電腦驗光儀，依托預設的標準參數，能夠快速且客觀地獲得被檢測者的屈光參數，并結合主觀驗光和試戴反饋，實現高效、精準的配鏡流程[2]。目前，電腦驗光儀已成為驗配機構的標準配置，廣泛應用于臨床與驗配實踐中。

目前，用于檢測電腦驗光儀準確性的儀器主要是模擬眼，而衡量模擬眼性能的關鍵指標包括屈光度和角膜曲率（K值）。為了提升電腦驗光儀的測量精度，設計一款結構精密且科學合理的模擬眼顯得尤為重要。模擬眼不僅能夠用于校準和評估電腦驗光儀的性能，還能幫助研發人員和使用者深入理解其工作原理及準確性，從而保障設備的可靠性和測量精確度[3]。

然而，目前市面上流通的大多數模擬眼僅能檢測屈光度或角膜曲率中的單一參數，無法同時完成兩項關鍵指標的測量；少部分具備雙參數檢測功能的模擬眼，則存在成像效果不佳的問題。性能不足的模擬眼在電腦驗光儀檢測過程中易出現誤差，進而影響驗光儀的整體測量結果。

基于此，本研究依據國家計量檢定規程《JJG 892-2022 驗光儀》的相關要求，擬設計并實現一種能夠同時檢測電腦驗光儀屈光度和角膜曲率（K值）的模擬眼。該模擬眼能夠反映出真實人眼屬性，并匹配驗光儀的性能表現，適用于電腦驗光儀的出廠檢驗及生產過程中的質量控制[4]。

1 模擬眼用于屈光度檢測的設計與實現

依據國家計量檢定規程《JJG 892-2022 驗光儀》關于屈光度的要求[5]，得出模擬眼的屈光度的計算公式為：

上述計算公式中部分符號含義如下：

a.s'是所設定的透鏡長度；

b.r是模擬人眼的角膜曲率半徑，本文設定為8mm；

c. ne是e光通過所使用的光學材質的折射率，其中λe=546.07nm；ne=1.518723 。

通過上述模擬眼屈光度的計算公式，得出相應眼鏡片的頂焦度Φe：

其中h為眼鏡片后頂點到人眼角膜頂點的距離，為12mm。

綜上，本研究提出的-4.50D模擬眼的計算表達式如下：Φe=-4.50D，則：

由上可知，本研究設計的模擬眼屈光度為-4.27D。參照國家標準中的參考示例，通常采用R8球面曲率，本研究亦采用該曲率規格。為增強模擬眼的市場競爭力，其光學部件選用成都某公司生產的H-K9L光學材料。H-K9L是一種廣泛應用于各類光學器件的無色光學玻璃。基于以上設計參數，進一步計算得出：

表1 電腦驗光儀模擬眼光學部具體參數及工藝要求

基于上述設計參數，計算得出屈光度為－4.50D的模擬眼具體數值。上機驗證分析表明，球面柱鏡厚度的不一致性會導致屈光度測量精度的差異，厚度偏離預設值越大，電腦驗光儀測得數值的偏差也越明顯。國家標準《JJG 892-2022 驗光儀》明確規定，客觀式電腦驗光儀所用模擬眼的球鏡度實測值與標稱值的誤差不得超過±0.12D。

然而，市面上部分模擬眼為追求利潤最大化，在光學部件精度控制上有所放寬。針對這一現狀，本研究在關鍵零部件制造環節強化公差控制。依據表1所示的電腦驗光儀模擬眼光學參數，利用Zemax軟件設置孔徑光闌為Φ4.2mm，將厚度參數設為變量，并采用正態分布分析，得到表2中的精準統計結果。結果顯示，在±0.12D誤差極限對應的厚度偏差約為±0.045mm。本研究預設的厚度誤差為±0.02mm，分析得出對應的屈光誤差為±0.06D，遠優于國家標準要求，充分體現了本研究模擬眼在測量精度上相較于市售產品的顯著優勢。

綜上所述，本研究設計制作的模擬眼在屈光度測量方面已符合國家標準要求，且其測量精度顯著優于目前市面上多數流通的模擬眼。