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、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物體的觀察視角，以提高分辨率。

　　一個伽利略式目視望遠(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，物鏡的第二焦點與目鏡的第一焦點重合，即兩個系統(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像的觀察視角的正切值與裸視時以250mm作為明視距對應(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)實物觀察距自動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，對于這種系統(tǒng)，實際應(yīng)用的視角放大率應(yīng)是：以目鏡對像的觀察視角的正切值除以物鏡對物視角的正切值，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）點物的有效光能的計算公式如下：=Id=2%I1-NA2（6）式中：I是物點的發(fā)光強度；d是物點所張的單位立體角。

　　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點光源，點光源發(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應(yīng)的像點，各像點與各微鏡軸上像點的偏移可通過極距和極角的測量獲得，從而得到了對應(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)對位掃描，測量該光束眼底的像點，計算該像點與視軸中心產(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和高級像差，所表征的像差有球差、慧差、像散等，對應(yīng)于不同的像差的影響結(jié)果。Zernik函數(shù)的方法利于醫(yī)生對眼像差的現(xiàn)象分類。

　　客觀測量的兩種方法各有優(yōu)缺點，微鏡方法可使測量同步，減少了掃描式的眼抖動等誤差，缺陷是，微鏡的密度將影響測量的范圍，從而取樣點少，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)險大。掃描法理論上可得到足夠密度的取樣點，并且不受局部像差過大所限，精度較高，然而掃描時間內(nèi)的眼波動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。

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