电脑验光仪的使用

文 王英丽

1 电脑验光仪简介

1.1 概念

电脑验光仪是综合现代光学、计算机技术研制而成，用于客观检测眼睛屈光状态的一种自动化仪器。它是根据眼球本身的聚焦原理及人眼的视觉特性进行屈光不正测定的。电脑验光仪自动化程度高，所测眼球信号经计算机快速分析，以数字显示或打印的方式输出人眼屈光不正的数值。由于测定时不需配镜者主诉，因此它是一种他觉验光法，也叫客观验光法。

1.2 基本结构

1.2.1 外部结构

电脑验光仪是由电子控制的自动屈光仪，其自动化程度较高，主体结构分为测试箱、控制分析部件和支架部件（如图1所示）。

图1 电脑验光仪结构图

1.2.1.1 测试部件

仪器上部为一具孔暗箱，内设红外线发射装置和接收元件，以及起到固定视线和雾视作用的可见光视标。对着被测者方向有一测试圆孔，供被测眼接收测试光信号，并注视雾视视标。

1.2.1.2 控制分析部件

显示器：为一液晶显示屏，用于监控测试过程，并确认控制键的菜单设置。

控制键盘：用于对仪器的测试功能进行设置。

调焦手轮：参考监视屏幕的提示对测试光的焦距进行调试，用于保证每次测试的可重复性。调焦手柄的顶端设有测试按钮，供手动测试时使用。

底盘锁紧钮：用于锁定机身。

1.2.1.3 支架部件

包括颌托、颌托手轮和额托等。

1.2.2 内部结构

电脑验光仪主要内部结构，如图2（a）、图2（b）、图2（c）所示，具体结构名称见图注：

图2（a）

图2（b）

图2（c）

1.3 系统总成

电脑验光仪的指令由中央控制PCB板进行收发，内置E2PROM芯片，电源模块为系统供电，不同类型的LED提供不同光路的照明，LED由中央PCB板控制，包括测量光源、对中LED、固视标LED、眼前节照明LED、平行透射点LED、Kerato LED。不同类型的传感器完成各种非电量的测量，将处理完成的电信号转换成数字信号，并传递给中央控制PCB板（包括Y检测传感器、RL检测传感器、零位传感器、瞳距传感器、升降传感器、R/L 检测传感器、CCD单元等）。不同类型的马达完成相应光路中的动作，并由PCB板进行控制（包括TF马达、旋转棱镜马达、Y马达）。LCD显示屏则显示当前测量的屈光度等相关数值，由打印装置输出。

图3 电脑验光仪系统总成结构框图

2 电脑验光仪的原理

电脑验光属于客观验光法，其原理与视网膜检影法基本相同，即采用红外线光源及自动雾视装置达到放松眼球调节的目的，同时采用光电技术及自动控制技术检查屈光度。

电脑验光仪的光路（如图4所示）主要由三条光路组成：分别是对准光路、固视光路、以及测量光路，现介绍如下：

图4（a） 电脑验光仪光路结构图

2.1 对准光路

为图4中蓝色实线，箭头的方向代表光路的传播方向，对准光路从左至右分别由被测眼、眼前节照明灯、环形LED、平行投影LED、物镜、半透半反反射镜1、半透半反反射镜3、对准中继透镜A、对准中继透镜B、半透半反反射镜5、电视镜头、CCD相机等光学元器件构成。具体光路结构如图4（a），其中，固视光源SPOT LED将光源投照到被检眼上，检查者通过移动电脑验光仪的机身，使光源反射点恰好被移进仪器屏幕上的小方框内，如图4（b）所示，实现测量前的对焦工作。

图4（b） 对焦状态图

2.2 固视光路

为图4（a）中绿色实线，箭头的方向代表光路的传播方向，固视光路从左至右分别由被测眼、眼前节照明灯、环形LED、平行投影LED、物镜、半透半反反射镜1、半透半反反射镜2、反射镜3、固定物镜A、固定物镜B、固定视标、聚光透镜、颜色补偿滤波器等光学元器件构成，具体光路结构如图3（a）所示，电脑验光仪验光是根据定基点变焦距的方法进行屈光度测量的，如图5所示：

图5 电脑验光仪屈光度测量图

在由移动凹透镜、固定凸透镜和凹透镜组成三个焦距绝对值相等的透镜组成的变焦距系统中，保证系统第二主点对眼睛位置不动，只要移动系统中的第一透镜系统的光焦度随之改变，改变量△f与第一透镜的位移x成线性关系，即此时的焦距f与x也成线性关系：

根据屈光度的定义：焦距的倒数为透镜焦度或屈光度，与调节远点成线性关系，即：

将（1）代入（2）得

因此，只要测得第一透镜的位移x，即可知道人眼的屈光度值。

固视光路的作用是当通过对准光路实现对焦以后，按下测量按钮，移动透镜产生位移x，从而让被检者在视野范围内获得清晰的视标，将此位移信号转变为电压信号，经过电子计算机系统，将测得的各数据用数字显示出来，并可将数据经热敏打印器打印后输出。固视视标与屈光度对应如图6所示。

图6 固视视标与屈光度对应图

2.3 测量光路

为图4（b）中红色实线，箭头的方向代表光路的传播方向，测量光路从左至右分别由被测眼、眼前节照明灯、环形LED、平行投影LED、物镜、半透半反反射镜1、半透半反反射镜2、旋转棱镜、针孔棱镜、环虹膜、测量继电器的镜头A、测量目标、聚光透镜、测量用LED、反射镜1、测量继电器的镜头B、移动透镜、反射镜2光学元器件构成，具体光路结构如图6所示，测量光路的作用为红外线发射器发出红外线，通过光学系统反射到被测眼视网膜上，反射回来的光线经过光学系统投射到CCD探测器上，被其接收。

图7 测量光路实物图

由于不同被检眼的屈光成份不同，反射回来的光线也不尽相同，如图8所示：

图8 测量光路实物图

根据圆形的大小以及变形情况可以判断被检者的屈光以及散光情况，如图9所示：

图9 模拟眼环形图像

3 电脑验光仪的安装

电脑验光仪的安装可见图10（a）、图10（b）、图10（c）、图10（d）所示：

（1）a、b图为外壳拆装示意图：a图部件1、4分别由2、3、5三个固定件固定；b图部件1、5、8分别由2、3、4、6、7、9、10、11几个固定件固定。

图10 电脑验光仪拆装示意图

（2）c图为显示屏拆装示意图：部件1由固定件2固定。

（3）d图为热敏打印机拆装示意图：部件1由固定件2、3、4固定。

4 电脑验光仪常见故障与维修方案

4.1 显示屏闪烁，不能正常读数

原因1：验光仪的某些元器件老化、腐蚀、受损。

解决方案：请专业维修人员进行清洁或更换元件，确保电脑验光仪的操作环境满足温度在（20±10）℃、相对湿度工小于80%的条件，无阳光直射，少灰尘。

原因2：验光仪附近有强电磁干扰或者有振动影响。

解决方案：排除强电磁干扰，消除振动。

原因3：验光仪的稳定旋钮没有调整好。

解决方案：轻轻调节验光仪的稳定旋钮，直至屏幕无闪烁。如果显示屏幕不清楚，可适当地调节验光仪亮度旋钮也可解决。

4.2 主机与底座之间不能自由移动

原因1：限制主机移动的螺钉未完全松开。

解决方案：完全松开限制螺钉。

原因2：主机与底座未对正，移动受阻。

解决方案：调整主机与底座，使其对正。

原因3：主机与底座接触部分太脏。

解决方案：清除主机与底座间的脏污。

4.3 读数发散性大或测量结果显示“error”字样。

原因1：被检者可能患有白内障等眼病。

原因2：被检者验光姿势不正确。

原因3：操作人员的调焦误差太大。

原因4：可能有太阳光或者强光直射验光仪的观测视窗。

原因5：验光仪的一些元件或者部件老化，可更换零件。

4.4 自动测量功能不起作用

原因1：由于长时间频繁使用，进行自动检测的两个LED发射的光量自然衰减。

解决方案：请专业维修人员进行光量补正即可。

原因2：验光仪的观测视窗不干净，使得进行自动测量的两个LED光量衰减。

解决方案：可先用鼓气球除去灰尘，再用柔软的镜头布蘸上无水乙醇轻轻擦拭观测视窗，切记不可用水或其他化学药水。

5 电脑验光仪的验光问题

电脑验光仪能快速测出屈光不正的大致情况，对了解消费者屈光程度可提供有益的参考。但电脑验光仪的准确性受很多因素的影响，将电脑测定的屈光度数作为配镜的唯一根据是不妥的。电脑验光仪不能代替检影师验光及镜片矫正的技术，它存在以下问题:

1.由于被试者已知视标位于近处，总是产生调节。

2.视标从最初的清晰位置再移近也会诱导被试者产生调节。

3.由于焦深的存在，使测量结果不精确。

4.屈光度标尺的刻度非线性。

5.视标产生的网膜像大小随着透镜位置的变化而变化。

6.不能测量散光。

6 电脑验光仪的保养

电脑验光仪在使用时应注意以下事项：

1.保持光学零件的清洁，如镜片有灰尘、污垢，可用吹耳球吹拂，再用脱脂纱布蘸无水酒精或用擦镜纸轻轻擦拭。

2.远离高温和强电磁场。

3.如长期不用，应拔去电源插头。

4.如发生故障，应请专业人员维修，不要自行拆卸，以免造成不必要的损坏。