验光机用客观式模拟眼的研制及国际比对

　　1　引言

　　验光主要分为主观法和客观法。主观式验光机是通过改变仪器内部某组镜片的位置,使仪器内被观测目标所成的像对人眼的距离发生变化,并依靠患者主观感觉得到最清晰目标像时定位,给出所需配戴眼镜的顶焦度。客观式验光机主要由观察系统、电视摄像系统、自动定位系统和检测系统组成。红外信号经由光学系统投射到患者的角膜和视网膜上,从视网膜返回的信号再经过光学系统投射到探测器上,经过光电转换和处理之后,仪器直接读出患者所需配镜的顶焦度。验光机属强制检定的计量器具。中国计量科学研究院于1994年研究建立了验光机顶焦度工作基准。该工作基准由客观式基准模拟眼和主观式基准模拟眼及测量装置组成。其中客观式基准模拟眼的测量范围为-20D~+20D,不确定度为0.03D。主观式基准模拟眼的测量范围为-15D~+15D,不确定度为0.03D。几年来,在验光机顶焦度基准的基础上开发的主、客观式模拟眼得到了广泛的推广和应用,为在全国范围内实施对验光机的强制性计量检定提供了先进的测量手段。客观式模拟眼还在1999年被国际标准化组织ISO采用,编入了“ISO10342”验光机修订本中。

　　2　客观式模拟眼的设计原理

　　2.1　客观式模拟眼

　　模拟眼,意指对人眼的模拟。当患者需配戴一副顶焦度v= KD的矫正镜片时,即应模拟出顶焦度准确的KD模拟眼。客观式模拟眼(以下简称模拟眼)主要用于对客观式电脑验光机的计量检定。

　　1)模拟眼的结构

　　如图1所示,模拟眼是由一个前表面为抛光球面(模拟人眼的角膜)、后表面为磨砂平面(模拟人眼视网膜)的圆柱体组成。模拟眼的磨砂平面上植有特定的涂料(模拟人眼眼底黄斑)。

　　2)模拟眼的组成

　　由0D;±2.5D、±5D、±10D、±15D、±20D,共11个模拟眼组成一套。

　　3)模拟眼的参考波长采用e谱线;λ=546.07nm。

　　4)模拟眼的材料为冕牌无色光学玻璃。

　　5)模拟眼的设计原理与计算公式

　　利用近轴物像公式:

式中h为眼镜片后顶点到人眼眼球角膜顶点之间的距离, h =12 mm。模拟眼的设计原理及计算公式均与ISO 10342的要求相一致。

　　6)模拟人眼眼底黄斑的技术

　　人眼眼底的反射信号很弱。而模拟眼的制作除了要考虑人眼的状况以外,还要考虑实际测量中能适应各种不同原理、不同灵敏度的验光机的检测需要。模拟人眼眼底黄斑技术的关键在于材料的制配比和涂敷工艺上。

　　2.2　客观式模拟眼的不确定度分析

　　对公式(2)取微分后可得:

　　1)模拟眼球面半径R测量的标准不确定度u(R) =0.006mm,它由以下三部分组成:样板本身误差引起的标准不确定度u1(R) =0.0003 mm;样板光圈误差(N =0.5)引起的标准不确定度u2(R)=0.0001mm;零件光圈误差(N=3)引起的标准不确定度u3(R)=0.0005mm。