小孔在驗(yàn)光配鏡中的作用

嚴(yán) 輝/文

小孔在驗(yàn)光配鏡中的作用

嚴(yán) 輝/文

小孔片是輔助驗(yàn)光非常有價值的工具。它相當(dāng)于光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)置的一光闌，對進(jìn)入人眼的光束加以限制，起到孔徑光闌的作用。小孔片置于眼前對眼屈光系統(tǒng)的成像性質(zhì)會產(chǎn)生重大影響。

1 人眼的景深

當(dāng)人眼注視一定距離物體時，由于眼調(diào)節(jié)，物體成像在視網(wǎng)膜中心凹，而此時在視軸一定范圍的物體雖與眼的距離不同，但也可同時被看清楚，這表示在調(diào)節(jié)不變的情況下，眼的明視有空間深度。實(shí)際上，眼不僅要看平面的物體，還可以看前后具一定深度的立體物，理想情況下由成像理論可知，眼的調(diào)節(jié)一定時，唯有在同一平面內(nèi)的物點(diǎn)能在眼的視網(wǎng)膜上結(jié)成清晰的像點(diǎn)（即二者共軛）。調(diào)節(jié)不變時，在此平面前后的視軸上物點(diǎn)，其在視網(wǎng)膜上是形成一個像斑，稱為模糊圈。如果模糊圈的直徑在某個范圍內(nèi)，則模糊圈與清晰像點(diǎn)看不出有何差異。事實(shí)上，一定空間深度的物體，如立體物在共軛面前后的一定距離范圍內(nèi)，在不改變調(diào)節(jié)情況下，眼均能明視。這個范圍即謂之depth of field，譯為景深、視野深度。若物點(diǎn)的距離比上述深度更遠(yuǎn)或更近時，不能為眼明視，即要行調(diào)節(jié)了，如圖2所示，與上述景深相共軛的視網(wǎng)膜像位間距離即是焦點(diǎn)深度（depth of focus），簡稱焦深。

圖1 景深與焦深

從幾何光學(xué)角度探討，景深顯然與視網(wǎng)膜模糊圈的容許直徑有關(guān)，這取決于人眼的分辨力。當(dāng)中心視力為1.0，即最小視角為時，外界兩點(diǎn)在視網(wǎng)膜上所結(jié)像點(diǎn)的模糊圈直徑應(yīng)為，這表明1.0視力者，視網(wǎng)膜上模糊圈直徑若到，就能形成鮮明清晰視覺。亦即，對人眼一般而言之，0.005mm為明視所允許的模糊圈直徑。

依相似三角形，可得下式：

將a、b代入（1）中，則得：

PF與PN均為明視允許的模糊圈直徑，是就應(yīng)相等，以P代之，即：

以D除該式兩邊，整理后得：

公式I、II中：

D：物聚散度（即注視物距的倒數(shù)）

D：視網(wǎng)膜上允許模糊圈直徑，視力 時，該值為 。

D：瞳孔直徑。

D：眼光學(xué)系統(tǒng)的總折光力，以58.64D計。

例題1：瞳孔直徑3.5mm時，求眼注視前方3m物體時的前后景深。

解：已知：d=3.5m , p=0.005m , s=-3.0m

則:

此意即：當(dāng)眼注視3m物體時，不改變眼的調(diào)節(jié)而看清的最遠(yuǎn)點(diǎn)在眼前4.03m，最近點(diǎn)在眼前2.44m。

亦即前景深為：

后景深為：

總景深為：

如果慮及入射光瞳、出射光瞳的因素，由于人眼入射光瞳為真實(shí)瞳孔大小的1.1313倍，而出射瞳孔為真實(shí)瞳孔大小的1.03倍，故瞳孔倍率R=出射光瞳直徑/入射光瞳直徑9.0?，所以考慮瞳孔光瞳成像因素，則上述景深公式I、II應(yīng)為：

例題2：題1所予瞳孔直徑 ，嚴(yán)格意義上，其實(shí)是瞳孔徑角膜折射后所成像的顯現(xiàn)大小，即系入射光瞳大小，故其真實(shí)瞳孔大小

這表明：當(dāng)眼注視3m物體時，其從2.49m眼前到3.91m之間的物體同時均能明視。換言之，即在注視3m物體時，不改變眼的調(diào)節(jié)，在該物體前方及后方之間均可明視。

0.91m為其前景深，0.54m為其后景深，總景深為1.45m。

題（1）與題（2）相比較，數(shù)值僅略有差異，故通常為簡化起見，多以公式I、II計算之。

由以上計算可知，景深和瞳孔大小、注視物距離的遠(yuǎn)近有直接關(guān)系，而且與人眼的分辨力極限值即最小視角密切相關(guān)，蓋因最小視角不同，其容許模糊圈直徑則不同，景深必將有異。景深問題在臨床上也常會遇及，只是未從嚴(yán)格意義上識別，例如測試近點(diǎn)距離，欲測出開始模糊的最近距離時，往往就是測定最大調(diào)節(jié)時的后景深的近界限點(diǎn)的距離。所以有學(xué)者認(rèn)為，近點(diǎn)值應(yīng)該說是以景深為基礎(chǔ)的值。另外，在測定近用鏡或下加光度進(jìn)行調(diào)節(jié)幅度測試時，如果該測定欲在 以內(nèi)的精度進(jìn)行，瞳孔變小致景深增加，即由此調(diào)節(jié)的鮮明視覺范圍增大，實(shí)相當(dāng)于使測試度變小。

由上所述，不難理解景深增加視力會提高。景深與瞳孔大小負(fù)相關(guān)，瞳孔小，景深則加大。日常生活中，老視者喜在強(qiáng)光甚至日光下閱讀，其視覺感清晰，瞳孔縮小，使景深加大，當(dāng)然還有像差減少的因素。又如戴上針孔片視力增高，景深增加是其重要原因之一。

從圖3可以看到外界物體光進(jìn)入眼球后在眼內(nèi)就成為一個光錐，這個錐形的基底由瞳孔裂洞所形成。從圖中還可看到瞳孔愈小，光錐的橫切面就愈小。因此，瞳孔縮小就可大大降低晶狀體周邊部所引起的球面像差和色像差，從而提高了視功能。從圖中還可以看到當(dāng)光錐的尖端不是落在視網(wǎng)膜上，小瞳孔對視力的有益效應(yīng)更為明顯。圖中O代表物體，當(dāng)瞳孔由原來的大小a縮小為b時，由O形成的彌散光斑將從縮小到，相應(yīng)地大大減少了干擾效應(yīng)。設(shè)想瞳孔為時，集合的光筆落在黃斑區(qū)域遮蓋的面積為，它包括100個錐狀細(xì)胞。當(dāng)瞳孔縮小到原瞳孔直徑的1/5時，這時像占據(jù)的面積僅為原來1/25，即圖中的，它僅包括4個錐狀細(xì)胞。從理論上說，當(dāng)瞳孔縮小到僅是一個點(diǎn)時，只允許一條光線能夠進(jìn)入眼內(nèi)時，不管哪種屈光不正，都可以在視網(wǎng)膜上形成清楚的像。這種成像清楚的原理和圖4的針孔照相機(jī)的原理相同，這個原理對于臨床檢查有很大的幫助。因?yàn)閷⒁粋€針孔鏡片放在眼前可使各種屈光不正的眼提高視力，因此，一個遠(yuǎn)視眼喜歡在較強(qiáng)的照明下閱讀，使瞳孔縮到最小程度；而近視眼在看物體時習(xí)慣將眼半閉起來，因而得到裂隙成像的好處。

圖3 瞳孔大小的視效應(yīng)

圖4 針孔成像示意圖

這種縮瞳方法也有其不利的一面，因?yàn)橥卓s小，進(jìn)入眼內(nèi)的光亦相應(yīng)減少，因而視力反而降低。更為重要的是，瞳孔過小時即發(fā)生光繞射，使視力降低。據(jù)Miller（1977）的研究，如瞳孔小于2mm時，即有繞射現(xiàn)象發(fā)生，只有用照明予以補(bǔ)償。當(dāng)瞳孔直徑縮小為0.5mm時，可使±5.0D屈光不正的視力提高到0.5（4.7），再小時由于繞射作用使視力降低。故從理論上講，瞳孔變小時，可使所有屈光不正得以矯正的說法是有根據(jù)的。因此，為了提高屈光不正的視力，雖有兩種可以利用的方法，即增加照明強(qiáng)度和縮小瞳孔，但其中每種方法都僅可將視力提高到一定程度。若要得到最好的視力，須在它們兩者之間采取適當(dāng)?shù)恼壑赃x擇，最主要的是隨著照明情況而改變，在照明強(qiáng)的地方，為了便于產(chǎn)生一個明亮的像，可采用縮小瞳孔的辦法；反之，在照明較差的地方，要用較大瞳徑使像的亮度增加，才可以得到較好的視力。在一般情況下，最佳的瞳徑是3～4mm。

對于屈光不正眼，在光照度適宜的情況下，入瞳直徑減小，像差減少，彌散圈減小，景深增大，視力可提高，而光的繞射使視力反而下降，但正效應(yīng)大于負(fù)效應(yīng)，視力會上升，因此用鏡片箱中的小孔鏡對患者的視力作檢查正是基于這一原理。

2 小孔在驗(yàn)光中的作用

2.1 視力低下的成因

在眼科門診或眼鏡店，常常遇到視力不好戴鏡仍不能矯正的情況。筆者就上述問題，從以下幾個方面，與眼鏡同行進(jìn)行討論。視力不良的原因，可歸類成屈光性及病理性兩大類。

2.1.1 屈光性原因

屈光性原因即是“屈光不正”所導(dǎo)致。屈光不正包括：近視、遠(yuǎn)視、散光（亂視）。而這3種情況并不是都能通過戴眼鏡得到滿意矯正。屈光不正是眼鏡行業(yè)服務(wù)的主要對象。

首先，要談?wù)勄獠徽膯栴}。眼睛在休息狀態(tài)時，平行光線進(jìn)入眼內(nèi)，經(jīng)過眼睛的屈光系統(tǒng)（角膜、晶狀體、玻璃體）后，光線聚焦于視網(wǎng)膜上，稱為“正視眼”。若不聚焦于視網(wǎng)膜上，稱為“非正視眼”。非正視眼包含近視、遠(yuǎn)視、散光3種情形。

2.1.1.1 近視

平行光線經(jīng)過角膜及水晶體折射聚焦于視網(wǎng)膜之前，稱為“近視”。近視眼看遠(yuǎn)處不清，看近物清楚，須戴凹透鏡矯正。

近視又可分為：

a. 屈折性近視。因角膜或水晶體之屈折力變大，使光線聚焦點(diǎn)落于視網(wǎng)膜之前。

b. 軸性近視。是眼球前后徑變長，光線聚焦于視網(wǎng)膜之前。

c. 晶狀體向前移位所引起的近視。

此外，所謂“假性近視”，是長時間看近距離的物體，睫狀肌過度收縮而引起晶狀體變厚，屈光能力隨之增強(qiáng)所造成的短暫性近視。此種“假性近視”可用睫狀肌松弛劑來治療。

高度近視和進(jìn)行性近視的眼球往往伴有嚴(yán)重的并發(fā)癥，所以度數(shù)越深矯正越不滿意。

2.1.1.2 遠(yuǎn)視

由于眼球過短，或因眼角膜、水晶體之屈折力較小，當(dāng)平行光線經(jīng)角膜及水晶體折射后，聚焦在視網(wǎng)膜的后面，稱為“遠(yuǎn)視”。遠(yuǎn)視眼看遠(yuǎn)處清楚，看近物不清楚，須配戴凸透鏡矯正。

遠(yuǎn)視眼又可分為：

a. 軸性遠(yuǎn)視。即眼的發(fā)育過程中，由于內(nèi)在（遺傳）和外界環(huán)境的影響使眼球停止發(fā)育，眼球軸長不能達(dá)到正視眼的長度，因而成年時仍保持嬰兒或幼兒時期眼球軸長，稱軸性遠(yuǎn)視眼。

b.曲率性遠(yuǎn)視。它是由于眼球屈光系統(tǒng)中任何屈光體的表面彎曲度較小所形成，稱曲率性遠(yuǎn)視眼。

c.指數(shù)性遠(yuǎn)視眼。這是由于晶狀體的屈光效力減弱所致。這類遠(yuǎn)視是因年老時所發(fā)生的生理性變化及糖尿患病者在治療中引起的病理變化所造成；再則，晶狀體向后脫位也可產(chǎn)生遠(yuǎn)視，它可能是先天性的不正常或眼外傷和眼病所引起；另外由晶狀體缺乏所致的遠(yuǎn)視。

2.1.1.3 散光

散光大都是由于角膜不規(guī)則而造成的。正常人之角膜有如圓滑的球面，光線經(jīng)角膜折射后能集中成一點(diǎn)。具有散光的角膜，外形有如橄欖球的表面，各個方向的屈光能力都不相同，因此，光線經(jīng)此角膜折射后，各個方向的光線聚焦點(diǎn)落在不同的地方，無法集中成清晰影像（可能落在視網(wǎng)膜之前或之后），稱為“散光”。散光眼須配戴圓柱鏡片或手術(shù)矯正。散光可分為單純或混合性散光，近視性或遠(yuǎn)視性散光。

散光眼中只有規(guī)則散光才能戴鏡矯正。輕度散光，雖然一部分不規(guī)則也能通過戴隱形眼鏡來矯正。散光度數(shù)過大或者兩眼散光參差或者不規(guī)則散光，戴鏡后都不能滿意矯正。

屈光參差中：按兩眼屈光參差0.25D，兩眼視網(wǎng)膜上影響大小可能發(fā)生0.5%的差別。兩眼視網(wǎng)膜的相差不能超過5%，否則就不能形成雙眼單視。如兩眼屈光度相差在-3.5D以上，在矯正視力時，可能要放棄一眼的視力矯正，使屈光度較低一眼的矯正視力作為生活中的注視眼。這樣只能成為單眼注視。

以上各種眼產(chǎn)生視力低下是因屈光系統(tǒng)作用下，像不能清晰地聚焦在視網(wǎng)膜上，因而用小孔提高眼的焦深可提高視力。

2.2 病理性原因

病理性原因包括弱視、眼球震顫、屈光系統(tǒng)的病變、眼底病、青光眼、白內(nèi)障等。

2.2.1 弱視

眼球沒有器質(zhì)性病變而視力又不能矯正到正常的（低于1.0），統(tǒng)稱為弱視。弱視患者不可能有良好的雙眼單視，更無完善的立體視覺，而后者又是適應(yīng)科技高速發(fā)展所必須具備的高級視功能，弱視的治療與年齡密切相關(guān)，年齡越小療效越好，成人后則治愈基本無望，早期發(fā)現(xiàn)和正確治療弱視有現(xiàn)實(shí)和深遠(yuǎn)的意義。

弱視可分為斜視性弱視、屈光不正性弱視、屈光參差性弱視、先天性弱視、行覺剝奪性弱視。弱視中又有中心注視和旁中心注視兩種：中心注視預(yù)后比旁中心注視好，旁中心注視的糾正，必須先把旁中心注視變?yōu)橹行淖⒁暫?，再糾正具有中心注視的弱視。

a.斜視性弱視。常見于內(nèi)斜視，亦見于外斜視，為避免復(fù)視，大腦皮層中樞就抑制由斜視眼傳入的視覺沖動,從而導(dǎo)致視覺通路的功能特征改變。斜視眼的黃斑功能長期被抑制就形成了弱視。

b.屈光不正性弱視。多為雙側(cè)性，多見于遠(yuǎn)視。這種弱視患者的雙眼視力一般相似或相等，沒有雙眼物像融合障礙，故不引起黃斑功能抑制，而是因?yàn)橐曈X功能長期被剝奪造成的，治療后，視力自能逐漸提高，但治療所需時間較長，根據(jù)弱視程度而異。

遠(yuǎn)視眼常常伴有弱視應(yīng)在4~6歲，視力發(fā)育的關(guān)鍵時期，散瞳驗(yàn)光后，配戴足夠度數(shù)的正鏡片后，加強(qiáng)用眼訓(xùn)練，以利視力的恢復(fù)和提高。并且每年要復(fù)查換鏡一次。否則，等到10歲以后，再配鏡矯正，不管有沒有斜視形成，視力都不能得到矯正。遠(yuǎn)視眼開始戴鏡時，可能比不戴鏡的視力還要差，應(yīng)在醫(yī)生的配合下，做好遠(yuǎn)視患兒家長的思想工作，堅持佩戴和訓(xùn)練。在弱視眼視力恢復(fù)后，仍不能立即摘掉眼鏡。隨著患兒眼球的成長，患兒眼球的前后軸越來越接近正常，遠(yuǎn)視的度數(shù)越來越低。只有視力在戴鏡與不戴鏡的情況下都一樣，而且不戴鏡時并沒有眼疲勞，才可摘掉眼鏡。

c.屈光參差性弱視。由于兩眼的屈光差較大，在兩眼黃斑部所形成物像的清晰度不等。即便屈光不正獲得矯正，屈光參差所造成的物像的大小仍然不等，腦皮質(zhì)中樞不易或不能將雙眼清晰度或大小差別太大的物像融合為單一物像，就只能抑制來自屈光不正較大的眼的物像，日久遂發(fā)生弱視。

d.先天性弱視。發(fā)病機(jī)制目前尚不十分清楚，可能是由于出生時視網(wǎng)膜或視路小出血而影響了視功能的正常發(fā)育。有些是繼發(fā)于眼球震顫的。

e.形覺剝奪性弱視。在嬰幼兒期由于先天性白內(nèi)障或上瞼下垂遮擋瞳孔，致使光刺激不能充分進(jìn)入眼內(nèi)，剝奪了該眼黃斑接受正常光刺激的機(jī)會，不能充分參與視覺發(fā)育過程造成了弱視。

這些弱視中，除先天性弱視外只有通過早期診斷、及時處理后，再配以合適的眼鏡，加強(qiáng)訓(xùn)練，大多能提高部分有用視力。和遠(yuǎn)視的情況一樣，等到10歲以后再處理或者配鏡，視力就不能得到矯正。弱視中還有一類視力減退而配鏡不能矯正的情況，叫做中毒性弱視。其中有肝功能不好，加上長期大量抽煙、飲酒，引起的煙酒中毒性弱視。在戒煙酒的同時，進(jìn)行保肝治療并補(bǔ)充大量維生素B12，渴望能夠恢復(fù)。另外還有藥物中毒性弱視和化學(xué)制劑中毒性弱視，其中當(dāng)然也包括某些中藥過量引起的弱視。比如飲用含有甲醇的假酒，可導(dǎo)致弱視甚至失明。對這些配鏡不能提高視力的病人，驗(yàn)光師作出判斷后，可勸其到眼科醫(yī)院治療。

2.2.2 眼球震顫

在驗(yàn)光過程中，有的雙眼為一種不由自主的、有節(jié)律的顫動，這叫眼球震顫。無論是表現(xiàn)為水平擺動還是有慢相的沖動性，這些癥狀的病因?qū)儆谏窠?jīng)眼科學(xué)研究的范疇。有眼球震顫的人，雙眼不能明確固視一個目標(biāo)，視力就不一定能得到滿意的矯正。

2.2.3 屈光系統(tǒng)的病變

屈光系統(tǒng)中的角膜位于眼球的最前方，外觀無色透明，是眼睛屈光間質(zhì)中的重要組成部分，也是光線進(jìn)入眼內(nèi)的重要通道。它與眼球里面的房水、晶狀體、玻璃體等透明組織構(gòu)成眼的屈光系統(tǒng)。這4個部分中的任何一部分發(fā)生混濁，都能引起視力下降，而且戴鏡不能矯正。角膜面常見的有潰瘍、伴翳混濁、胬肉覆蓋等，都將直接影響視線，如不在瞳孔區(qū)可造成不規(guī)則散光，下降的視力戴鏡不能矯正。

房水混濁引起的視力下降，是眼病的一種癥狀，除個別長期慢性炎癥外，一般無須驗(yàn)光配鏡。即使配鏡，下降的視力也不可能矯正。

晶狀體混濁，又稱白內(nèi)障。由于晶體混濁的原因而影響視力，配鏡后視力不能提高。如果是早期的老年性白內(nèi)障，晶狀體逐漸成熟發(fā)展的過程中，配鏡后視力不能提高，視力已覺減退，這其中有一部分因晶狀體內(nèi)的含水量增加而出現(xiàn)的屈光改變，驗(yàn)光配鏡后能提高視力，這對提高老年人的生活質(zhì)量很有幫助。白內(nèi)障手術(shù)后，多數(shù)安裝人工晶體后視力恢復(fù)比較滿意，但目前的人工晶體還不具備調(diào)節(jié)功能，看近或者看遠(yuǎn)還想更清晰，可以加配眼鏡。如眼底有病變，術(shù)后恢復(fù)不理想，配鏡也無效。糖尿病人常常感覺到視力突然下降，這是病人體內(nèi)血糖濃度升高或者驟降，影響到晶狀體中含水量，導(dǎo)致晶狀體突然改變，屈光也發(fā)生改變造成的。如需驗(yàn)光配鏡，確能改善視力。

2.2.4 眼底病

少量的玻璃體混濁，不一定影響視力?；鞚崦黠@，很可能是出血或者高度近視的并發(fā)癥。戴鏡不能改善視力。

視網(wǎng)膜色素變性，青光眼造成的視神經(jīng)萎縮，視神經(jīng)炎造成的視神經(jīng)萎縮，中毒性的視神經(jīng)萎縮，眼底的出血、滲出、脫離，都能造成視力的明顯障礙，而驗(yàn)光配鏡均不能提高視力，以中心視力下降為主要性，配鏡也不能提高視力。

2.2.5 青光眼

青光眼是眼科的常見病，青光眼晚期會引起視神經(jīng)萎縮，配鏡不能提高視力。另外，慢性開角型青光眼會造成視力在不知不覺中下降，而患者根本不知道自己的病情。因此，對頻繁更換老花鏡的患者應(yīng)該引起足夠的重視，不要讓慢性開角型青光眼病人錯過治療的時機(jī)。然而早期青光眼患者眼前加小孔鏡后可提高視力。

以上各種功能性引起的視力低下的病眼不是單單由眼屈光不正引起的，而是由于視神經(jīng)組織功能發(fā)生變化、感光視路功能特征改變和眼屈光介質(zhì)混濁的影響所造成，因而小孔不能提高視力，戴矯正鏡也不能將視力提高。

作者單位：臺州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測研究院