眼體光束儀表的研討剖析
基本光學(xué)系統(tǒng)眼科光學(xué)儀器種類繁多，按臨床作用分成測量設(shè)備、診斷檢查設(shè)備、手術(shù)治療設(shè)備和綜合設(shè)備。測量設(shè)備有屈光測量和眼參數(shù)測量；診斷檢查設(shè)備有眼前節(jié)和眼后節(jié)診斷檢查，即從眼外到眼內(nèi)直到眼底。手術(shù)治療設(shè)備有屈光手術(shù)和眼疾病手術(shù)等。
因此儀器的光學(xué)應(yīng)用原理不同，測量類的應(yīng)用有采用光學(xué)成像法或光學(xué)折、反射法等；手術(shù)類的有采用光學(xué)輻射機(jī)理的和瞬態(tài)光能引發(fā)的物理反應(yīng)等；成像類的光學(xué)成像原理也可歸納兩類：第一類為直接光學(xué)成像原理，第二類為非直接光學(xué)成像原理。
直接光學(xué)成像原理包括望遠(yuǎn)系統(tǒng)，如眼底照相機(jī)、間接檢眼鏡等；顯微系統(tǒng)，如手術(shù)顯微鏡、裂隙燈顯微鏡等。非直接成像原理是基于光學(xué)測量數(shù)據(jù)的圖像重建，常規(guī)方法是光學(xué)相干斷層成像技術(shù)OCT等。下面主要介紹成像類的原理。
望遠(yuǎn)系統(tǒng)望遠(yuǎn)系統(tǒng)是幫助人眼對(duì)遠(yuǎn)距圖像進(jìn)行觀察或成像的光學(xué)系統(tǒng)。遠(yuǎn)處物體對(duì)人眼的視角極小，由于人眼受椎細(xì)胞密度所限，分辨率不佳。望遠(yuǎn)系統(tǒng)通過光學(xué)系統(tǒng)的角放大作用提高了人眼對(duì)物體的觀察視角，以提高分辨率。
一個(gè)伽利略式目視望遠(yuǎn)系統(tǒng)，由正、負(fù)片構(gòu)成正像，其他形式還有開普勒式。常規(guī)望遠(yuǎn)系統(tǒng)由兩組光學(xué)系統(tǒng)組成，其中向著物體的系統(tǒng)稱物鏡，人眼觀察的系統(tǒng)稱目鏡。當(dāng)用在觀看無限遠(yuǎn)的物體時(shí)，物鏡的第二焦點(diǎn)與目鏡的第一焦點(diǎn)重合，即兩個(gè)系統(tǒng)的光學(xué)間隔為零，構(gòu)成了無焦系統(tǒng)。望遠(yuǎn)系統(tǒng)是平行光傳遞系統(tǒng)，成像原理很簡單：無窮遠(yuǎn)的物方光線經(jīng)物鏡后，在目鏡焦面聚焦形成一個(gè)像（中間像），再通過目鏡后平行光輸出，最后由眼睛接收。由于物鏡焦距fo大于目鏡焦距fe，其物方視角通過目鏡后放大為。因此望遠(yuǎn)系統(tǒng)的視角放大率可如下計(jì)算：Tan/Tan，或：fo/fe（1）常規(guī)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的入瞳一般與物鏡重合，然而，用于眼科設(shè)備的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成入瞳外移形式，使入瞳與眼瞳孔重合，這樣光能才能有效的進(jìn)出眼睛。
顯微系統(tǒng)為了微小物體的細(xì)節(jié)觀察，我們必須提高視角，以達(dá)到所需的分辨能力。由于人眼的調(diào)節(jié)有限，靠移近物體來提高視角是有限的，因此常規(guī)的方法是借助于光學(xué)系統(tǒng)的視角放大功能。顯微鏡的目的就是完成這種功能而設(shè)計(jì)的，其常規(guī)結(jié)構(gòu)如。
圖中的物鏡系統(tǒng)和目鏡系統(tǒng)組成了顯微系統(tǒng)的基本模式，有限距物A通過物鏡成像于目鏡的焦平面為A，由目鏡傳遞至觀察者。該系統(tǒng)的視角放大率可如下計(jì)算：=e，或：250/f（2）式中：是物鏡的垂軸放大率，A/A；e是目鏡的視角放大率；f是物鏡與目鏡的合焦距，f=fofe/，其中為為光學(xué)間隔。
視角放大率的常規(guī)公式如下：e=250/fe（3）視角放大率是以目鏡對(duì)像的觀察視角的正切值與裸視時(shí)以250mm作為明視距對(duì)應(yīng)的視角的正切值的比值，這是基本定義。
眼科顯微鏡系統(tǒng)中，現(xiàn)在技術(shù)的發(fā)展已出現(xiàn)實(shí)物觀察距自動(dòng)跟蹤的可變工作距的手術(shù)顯微鏡，如頭戴式手術(shù)顯微鏡，對(duì)于這種系統(tǒng)，實(shí)際應(yīng)用的視角放大率應(yīng)是：以目鏡對(duì)像的觀察視角的正切值除以物鏡對(duì)物視角的正切值，因此上述公式可變形為：e=L/fe（4）式中：L是物鏡到物體的距離。
顯微鏡系統(tǒng)除了放大率之外，還有一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)值孔徑NA，該指標(biāo)直接涉及分辨率和有效光能的大小。分辨距的理論公式按瑞利判定原則如下：P=061/NA（5）點(diǎn)物的有效光能的計(jì)算公式如下：=Id=2%I1-NA2（6）式中：I是物點(diǎn)的發(fā)光強(qiáng)度；d是物點(diǎn)所張的單位立體角。
理想的顯微系統(tǒng)是有合適的數(shù)值孔徑以及分辨率匹配的放大率，所謂合適的數(shù)值孔徑，除保證所需的分辨率外，還要考慮景深的因素，這是眼科用的顯微系統(tǒng)特別要注意的。過大的數(shù)值孔徑會(huì)帶來極小的景深。
客觀測量式的主流方式有兩種：第一種是Goldman陣列微鏡法，該方法是用一束激光照射至眼底，利用眼底視網(wǎng)膜的漫射特性，類似于在眼底安置了一個(gè)點(diǎn)光源，點(diǎn)光源發(fā)出的散射光線經(jīng)眼系統(tǒng)后射出，通過陣列微鏡系統(tǒng)，在CCD像面上形成各陣列微鏡的對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)，各像點(diǎn)與各微鏡軸上像點(diǎn)的偏移可通過極距和極角的測量獲得，從而得到了對(duì)應(yīng)眼前波面的偏差。第二種是掃描成像測量法，一束平行于視軸的激光按坐標(biāo)對(duì)位掃描，測量該光束眼底的像點(diǎn)，計(jì)算該像點(diǎn)與視軸中心產(chǎn)生的極距和極角得到偏移，從而可換算至眼前波面的偏差。為了分析波前像差所產(chǎn)生的現(xiàn)象，目前的方法是利用Zernik函數(shù)方法，各點(diǎn)的波像差擬合構(gòu)成Zernik系數(shù)。該系數(shù)呈金字塔形排列，分為8階，分別代表像差的低級(jí)和高級(jí)像差，所表征的像差有球差、慧差、像散等，對(duì)應(yīng)于不同的像差的影響結(jié)果。Zernik函數(shù)的方法利于醫(yī)生對(duì)眼像差的現(xiàn)象分類。
客觀測量的兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，微鏡方法可使測量同步，減少了掃描式的眼抖動(dòng)等誤差，缺陷是，微鏡的密度將影響測量的范圍，從而取樣點(diǎn)少，測量的準(zhǔn)確度受限。另外進(jìn)入眼底的光功率較大，光輻射危害的風(fēng)險(xiǎn)大。掃描法理論上可得到足夠密度的取樣點(diǎn)，并且不受局部像差過大所限，精度較高，然而掃描時(shí)間內(nèi)的眼波動(dòng)影響限制了該儀器的準(zhǔn)確度，另外光能量的積累也是必須考慮的安全因素。
【中國糧油儀器在線】部分信息來自互聯(lián)網(wǎng)，力求安全及時(shí)、準(zhǔn)確無誤，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)對(duì)其觀點(diǎn)贊同或?qū)ζ湔鎸?shí)性負(fù)責(zé)。
