光学透镜

光学透镜篇（一）

国家标准中的屈光度称为顶焦度，测量镜片度数的仪器称为顶焦度计，那么什么是顶焦度呢？为什么有散光患者配镜后说看物体变形？三棱镜是什么？在验光配镜中又怎么使用呢？为什么屈光参差配镜后更难以适应呢？这些都是我们日常验光配镜中经常遇到的问题，下面就谈谈这几个问题。

眼镜中使用的镜片都是透镜，透镜按照外形分为凸透镜和凹透镜。透镜都是由两个折射面构成，每个折射面都有一个曲率中心。两个曲率中心的连线称为光轴。光轴与透镜的两个折射面都有前、后顶点两个交点，平行光线经过透镜后都会形成一个焦点（实性或虚性），透镜到焦点的距离就是焦距，焦距用m为单位的倒数就是透镜的屈光力，单位是屈光度D（因为是用焦距以米为单位的倒数所以也有学者用m-1来表示屈光度），也就是说当焦距为1m时，透镜的屈光力就是+1.00D，焦距为0.5m时，透镜的屈光力就是+2.00D。

1 什么是镜片的顶焦度？

透镜的屈光力严格地说应该从主点进行测量，但因为我们平时使用的镜片多是新月型的镜片，主点的位置会随镜片的面弯和厚度发生变化，所以为了测量方便就规定所有镜片的屈光度都使用顶焦度。也就是镜片顶点到焦点的距离用m为单位时的倒数就是顶焦度（如图1），测量顶焦度的仪器被称为顶焦度计。我们还规定在测量单光镜片和多焦点镜片（双光、三光和渐近镜片）的远用区时，使用后顶点焦度，也就是测量单光和多焦点镜片远用光区时，镜片后表面放在固定镜片的接触圈上，凹面朝下进行测量（通常使用的测量方法）。测量多焦点镜片的近用区使用前顶点焦度，测量多焦点镜片近用光区时把镜片反置凹面朝上，镜片前表面放在固定镜片的接触圈上进行测量。

2 面镜度以及其实际应用

眼镜镜片由前后两个折射面组成，每一个折射面都各自具有屈光度，我们把它称为面镜度（面镜度也就是日常所说的弯度，3.00D的面镜度就是我们说的300弯，6.00D 的面镜度就是我们说的600弯），前后两个折射面的面镜度之和就等于镜片的屈光度。

面镜度可以通过公式计算求得：

F=(n’-n)/r

F：面镜度。

n’：折射面后方的介质折射率

n： 折射面前方的介质折射率

r： 折射面的曲率半径（以m为单位）

我们可以使用这个公式计算任意单一折射面的面镜度。当折射面为平面时，公式中的分母曲率半径即为无限大，所以无论折射率之差是什么情况，屈光度都为零，我们日常见到的玻璃两面均为平面，所以玻璃无论在空气中还是水中的屈光度总是为零。

面镜度在眼镜装配加工有指导意义。磨边时，我们一般将镜片尖边的弯度按照镜片的基准弯度进行调整，根据镜片的基弯在磨边机上进行设置尖边位置（近视镜片前表面的弯度、远视镜片后表面的弯度被定为基弯），眼镜加工时我们使用镜度表来测量镜片基准面的弯度，镜度表是通过测量镜片矢高从而推算出曲率半径，按照折射率为1.523设计出表面的刻度，通

过它我们可以方便快捷地测量出镜片的面镜度。

面镜度在眼屈光学中也有非常重要的意义。我们在计算眼睛各屈光介质的屈光力时，都是通过测量折射率和曲率半径来求得各屈光介质的屈光力，如角膜前表面曲率半径7.7 mm，后表面曲率半径6.8mm，角膜的折射率为1.376，前方为空气，折射率为1，后方为房水，折射率为1.336，角膜中心厚度厚度t=0.0005m。

那么前表面的屈光力为:F1=（1.376-1）/0.0077=+48.83D，后表面的屈光力为：F2=(1.336-1.376)/0.0068=-5.88D角膜总的屈光力(厚透镜计算公式):F=F1+F2-(tF1F2)/n=+43.05D。

我们知道人眼屈光力的2/3来自角膜，角膜屈光力较大的主要原因是，角膜前方是折射率为1的空气，如果我们游泳或潜水时进入水中，则角膜前变成了折射率为1.33的水，角膜前表面的屈光力急剧减小，眼睛就变成了一个+44D左右的远视眼，此时就看不清眼前任何物体了。配戴游泳眼镜就是为了保证进入水中时，眼前仍有空气存在，只有这样我们才能看到奇妙多彩的海底世界。

3 为什么散光眼配镜后看物体有变形现象？

我们经常可以听到散光顾客配镜后，主诉视物有变形现象，顾客主诉常有“变斜了、变胖了、变瘦了、变成梯形了……”这是什么原因造成的呢？研究这个问题前，我们首先看看什么是矫正散光的镜片，矫正近视和远视通常使用的是球面透镜，矫正散光用的镜片一般是柱面透镜，柱面透镜是沿圆柱体轴向切下来的一部分（如图2），从图中可以清楚地看到柱面透镜的特点是一个面是平面（图中的内表面），没有屈光度，另一个面是圆柱体的一部分（图中的外表面）。圆柱体的面我们生活中也比较常见，如水杯的外表面、圆珠笔的外表面等，它的一个方向是弯曲的具有屈光度（如图中的水平方向），另一个方向是平的没有弯曲度（如图中的垂直方向）。所以柱面透镜的特点就是一个方向（轴位方向）没有屈光度，另外一个方向（轴位垂直方向）具有屈光度，如我们常见的-1.00DC×90就是表示散光轴为在90度方向的-1.00D的柱面透镜，在90度方向没有屈光度，180度方向的屈光度为-1.00D。我们以三个例子说明散光顾客配镜后的视物变形情况：

a.R：-1.00DC×90 L:-1.00DC×90 ，顾客双眼在90度方向都是没有屈光力的，在180度方向具有-1.00D的屈光力。配镜后顾客注视眼前目标时90度方向没有像大小变化，180度方向会有缩小的现象，所以顾客会感觉看到的物体更瘦、更高了（如图3）。

b.R：-1.00DC×45 L:-1.00DC×45 ，顾客双眼在45度方向都是没有屈光力的,在135度方向具有-1.00D的屈光力。双眼形成了一对向同一个方向倾斜的像，双眼融像顾客就会感觉看到的物体也都倾斜了（如图4）。

c. R：-1.00DC×45 L:-1.00DC×135，则顾客双眼分别在45、135度方向没有屈光力,在13

5、45度方向具有-1.00D的屈光力。双眼形成了两个异向倾斜的像，双眼融像顾客就会感觉看到的物体变成梯形的了（如图5）。