球面透镜光学技术（眼镜光学技术课件）

球面透镜的光学性质光学性质（一）光学名词M·R1R2O1O2ONr1r2C1C21、曲率中心(c)：球面弧的球心。2、曲率半径(r)：球面弧任意一点到曲率中心的距离。3、曲率（R）：球面的弯曲程度。曲率半径越小，曲率越大。4、主光轴：透镜前后两表面曲率中心的连线。M·R1R2O1O2ONr1r2C1C25、前表面：透镜的物方表面，在眼镜光学中，指眼镜片的远眼面。6、后表面：透镜的像方表面，在眼镜光学中，指眼镜片的近眼面。7、前顶点：透镜物方表面与主光轴的交点。8、后顶点：透镜像方表面与主光轴的交点。9、光学中心：为透镜上的一点，通过该点的光线不发生屈折，按原方向传播。

10、球面透镜的物方焦点、焦距图2-1-3FO1–f(a)(b)FO1f(b)O2(a)O2

11、球面透镜的像方焦点、焦距（二）成像规律O成实像

成放大的像A1B1CF·成虚像

2F成缩小的像A2B2A3B3凸透镜的成像规律物体位置像的位置像的正倒像的大小像的虚实∞＞u＞2f在异侧f＜v＜2f倒立缩小实像u=2f在异侧v=2f倒立等大实像f＜u＜2f在异侧∞＞v＞2f倒立放大实像u=f

v=∞不成像O＜u＜f在同侧v＞u正立放大虚像凸透镜的成像规律屈光力越大放大倍率越大OA1B1··2A2A3B2B3凹透镜的成像规律屈光力越大缩小倍率越大凹透镜所成的像，无论物体的位置在焦点以外还是焦点以内，它经凹透镜折射后，所成的像，都是缩小的，正立的虚像。像和物在透镜的同侧。因此它的成像规律，不同于凸透镜那样复杂。球面透镜的结构和分类

定义和分类球面透镜(sphericallens)指前后表面均为球面，或一面为球面、一面为平面（平面可以看作为半径无穷大的球面）的透镜。透镜凸透镜中间厚，边缘薄凹透镜中间薄，边缘厚（也称为正透镜、会聚透镜）（也称为负透镜、发散透镜）双凸球面透镜平凸球面透镜新月形凸球面透镜双凸球面透镜凸面凸面平凸球面透镜凸面平面新月形凸球面透镜凹面凸面双凹球面透镜平凹球面透镜新月形凹球面透镜双凹球面透镜凹面凹面平凹球面透镜凹面平面新月形凹球面透镜凹面凸面六种基本形式：双凸球面透镜、平凸球面透镜、新月形凸球面透镜、双凹球面透镜、平凹球面透镜、新月形凹球面透镜（a）（b）（c）（d）（e）（f）凸透镜（正透镜）凹透镜（负透镜）球面透镜的屈光力屈光力透镜对光线聚散度改变的程度称为透镜的屈光力（dioptricpower）或镜度。由于透镜各方向上的曲率半径均相等，所以透镜各子午线上屈折光线的能力均相等，透镜的屈光力数值是单一的（故球面透镜在眼用镜片中也称为单光片）。屈光力在数值上等于透镜焦距的倒数。很多书将透镜的第二焦点（F2）简称透镜的焦点（F`），第二焦距（f`2）简称为透镜的焦距（f

`）1、球面透镜的面屈光力（单球面成像）

如光束从折射率为n1的介质，通过曲率半径为r的球面，进入折射率为n2的介质，此球面的屈光力（F）与上述三者均相关。曲率半径r需遵循符号规则，设光线从左到右传播，如果r从界面向右衡量（即球面的光心在界面的右侧），r为正值；相反，如果r从界面向左衡量（即球面的光心在界面的左侧），则r为负值。r单位为m，F的单位为屈光度(D)。例：水和玻璃之间的界面为球面，水的折射率为1.33，玻璃的折射率为1.53，球面的曲率半径为10cm，光线从水进入玻璃，则此界面的屈光力为多少？解：已知2、薄透镜的屈光力前、后表面屈光力分别为：n1n2r1C1C2n1··O1O2r2

例：一个双凸薄透镜，折射率为1.60，前、后表面曲率半径分别为12cm和20cm，求透镜的屈光力。解：已知例：一个凹新月形薄透镜，折射率为1.50，前、后表面曲率半径分别为25cm和5cm，求透镜的屈光力。解：已知3、厚透镜的屈光力厚透镜：透镜中心厚度较大，不可忽略不计。三对基点和基面，即焦点和焦平面、主点和主平面以及节点和节平面。中心厚度t、物方焦距、像方焦距、前顶焦距、后顶焦距。厚透镜的屈光力实际透镜的屈光力是和透镜厚度有关的。在实际配戴眼镜时，一般选用新月形透镜。例：有一双凸透镜，前球面曲率半径为523mm，后球面曲率为95mm，透镜折射率为1.523，透镜中心厚度4mm，求透镜的屈光力。

tn

主点屈光力：透镜焦距的倒数。顶点屈光力：顶焦距的倒数。分为：前顶点屈光力后顶点屈光力——实际中的镜度后顶点屈光力为：

前顶点屈光力为：球面透镜的视觉像移实验观察准备：镜片若干、画“-”（15cm）的纸张一张1、通过近视镜片观察物体有何变化？2、通过远视镜片观察物体有何变化？3、移动镜片观察镜片内的像和镜片外的物是否相对移动？视觉像移：通过透镜观察的像随着透镜移动而发生移动的现象。

实验观察：像移方向与透镜移动方向的关系？1、远视镜片2、近视镜片透镜的视觉像移1、远视镜片（凸透镜）逆动（againstmotion）：当物体在一倍焦距内侧的时候，视像的移动方向与凸透镜移动的方向相反屈光力越大、像偏移越大，否则反之。2、近视镜片（凹透镜）顺动（withmotion）：视像的移动方向与凹透镜移动的方向相同屈光力越大、像偏移越大，否则反之。3、视觉像移的应用（1）镜片的识别a：利用旋转实验判断是球镜还是散光透镜b：利用平移实验判断是正透镜还是负透镜（柱面透镜需要进一步寻找轴向，即不存在像移的方向）实验观察：识别未标示度数的镜片4、球面透镜光学中心简易测定法镜片的光学中心与几何中心重合配眼镜时，两镜片的光学中心距等于瞳距，光学中心正对瞳孔十字线图测定光心球面透镜的转换和联合转换和联合(1)球面透镜的转换球镜的屈光力由两个面屈光力的关系可以看出，同一屈光力的球镜可以由多种形式例如：一个+4.00DS的球面透镜，根据需要，可转换成下面的任意一种：（1）=+2.00DS，=+2.00DS。等双凸球面透镜；（2）=+1.00DS，=+3.00DS。双凸球面透镜；（3）=+4.00DS，=+0.00DS。平凸球面透镜；（4）=+6.00DS，=-2.00DS。新月形凸球面透镜（较浅）；（5）=+10.00DS，=-6.00DS。新月形凸球面透镜（较深）。在不改变透镜屈光力的情况下，用更加合适的镜片来替代，这种改变称为镜片的转换。减小像差、扩大视野、轻薄、舒适。(2)基弧和基弧面屈光力的选择球面透镜的转换是眼镜片制作的基础，在转换时首先被选作基础的面称为基面，基面的弯度又叫基弧.基弧总是选在面屈光力绝对值低（即半径大）的那个面。在某些特殊情况下，对于屈光力特高的正镜片，基弧可以取得更低一些，可采用双凸的镜片形式。同理对于屈光度特高的负镜片，可采取双凹的镜片形式。新月形透镜，而且凸面朝外，凹面朝眼球。1、自然、美观、视野宽阔；2、新月形镜片符合人的生理解剖特点，眨眼时镜片不碰睫毛；3、像差最小。（3）球面透镜的联合

球面透镜联合：球面透镜相互联合使用，其光学中心在同一光轴上，形成一个新透镜。（透镜组合）通常用符号“

”表示联合，在不影响处方表达时可省略或以符号“/”代替。两球面透镜同轴密接联合

其屈光力为原两球面透镜屈光力的代数和。(1)﹢1.00DS﹢2.00DS=﹢3.00DS。（2）-1.00DS-2.00DS=-3.00DS（3）+4.00DS-1.00DS=+3.00DS

球面透镜共轴间距联合

矫正眼镜的放大倍数第三节矫正眼镜的放大倍率

1、眼视网膜上像的大小2、矫正眼镜的放大倍率3、矫正眼镜的相对放大倍率1、眼视网膜上像的大小视角：物体两端到眼睛物方节点所含夹角根据模型眼可知：像方节点到视网膜为17.054mm即像的大小与视角有关。像高=17.054mmtanφ

17.054mm2、矫正眼镜的放大倍率矫正眼镜的放大倍率（SM）:戴上矫正眼镜看远物的线性大小和不戴矫正眼镜时看远方同一物体（朦像）线性大小之比.与矫正眼镜的屈光力有关，也和矫正眼镜的“形式”有关.

分类：屈光力放大倍率和形式放大倍率屈光力放大倍率（SMP）：由于矫正眼镜屈光力不同而产生的放大（或缩小）程度。眼镜的屈光力放大倍率。d镜眼距，d0为1.348mm，F是矫正眼镜屈光力形式放大倍率：矫正眼镜的放大倍率与矫正眼镜的屈光力和镜眼距有关外，还与镜片形式有关。主要原因：理论中我们采用的主点屈光力、而实际我们采用的后顶点屈光力。矫正眼镜的总放大倍率，应该是屈光力放大倍率和形式放大倍率的乘积。即3、矫正眼镜的相对放大倍率相对放大倍率：屈光不正眼戴矫正眼镜后的像大和正视眼视网膜像大的比值（RSM）简约眼和模型眼一、模型眼六个折射面：角膜前、后面，晶状体皮质前、后面和晶状体核前、后面。主点、焦点、节点二、简约眼由于角膜的屈光力约占眼球总屈光力的70%以上。假设主点H与角膜顶点O重合，且瞳孔位于主平面上。球面透镜矫正眼镜屈光不正正视眼：平行光线通过屈光系统后聚集在视网膜上屈光不正（非正视眼)定义：不调节时，5M外平行光线通过屈光系统不能聚焦在视网膜上分类： 近视 远视 散光正视光路远视光路近视光路（1）近视眼近视眼：眼睛不调节时，平行入射的光线，经眼的光学系统折射后会聚于视网膜前。近视的远点远点近视眼看近时屈光性近视的近点近视原因：(正视眼)眼的屈光状态屈光力大小眼轴长度(眼轴正常的近视)(屈光正常，眼轴过长)由于角膜和晶状体的曲率过大，系统屈光力过大，对光线的偏折太强，即屈光性近视眼球的前后直径太长，即轴性近视近视程度分类： 轻 <-3.0D

中 -3.0~-6.0D

高 >-6.0D矫正方法：配戴一副合适屈光力的凹球面透镜做的眼镜。F,rdf，近视眼近视眼远点近视眼矫正原理远点（2）球面透镜矫正远视眼远视眼：若眼睛不调节时，平行入射的光线经眼的光学系统折射后会聚于视网膜的后边。远视眼看远处物体时，必须进行调节才能看清楚。远视眼远点远视的原因由于角膜或晶状体的曲率变小，屈光力过小，即屈光性远视由于眼球的前后直径太短，即轴性远视。矫正方法：配戴一副合适屈光力的凸球面透镜做的眼镜。矫正眼镜的临床测量方法（一）中和法中和法就是用已知度数的球面透镜与未知度数的球面透镜相联合，寻找与未知球面透镜屈光力相抵消的已知球面透镜，以测量未知球面透镜屈光力的方法。步骤：1．首先用像移法判断待测镜片的属性。逆动为正球镜片，顺动为负球镜片。2．根据像移情况决定用验光镜片箱中的何种试镜片。3．反复比较更换试镜片，直到待测镜片与试镜片完全中和，观察不到像移现象。4．中和用试镜片的屈光力值就是待测镜片的屈光力值，但符号相反。5．正确写出待测镜片的球镜处方。（二）镜度表法结构：表盘、指针和触针三部分镜度表有两个固定的支架，中间有一活动脚与指针有齿轮连接。两固定脚与中间活动脚的位置可由指针指示,表盘刻度分正负代表凹凸面.镜度表的原理垂度公式表面屈光力公式得出表面屈光力近似公式刻度大小是按照折射率为1.523设计注意：中央触针对准光心、其它材料镜片需要转化。若折射率不等于1.523，可用比较法获得待测镜片的屈光力。假设待测眼镜片n=1.523，具体步骤如下：（1）用“十”字图像法确定待测眼镜片是球镜片，并标记光心；（2）把镜度表的3个触针接触镜片凸面，并注意使中间的触针对准已标记的眼镜片的光心，测量凸面的屈光力；（3）同理测出凹面的屈光力；（4）根据薄透镜的屈光力等于前后两面屈光力之和，写出所测眼镜片屈光力的处方。

假设待测眼镜片n≠1.523，具体步骤如下：（1）用以上（1）、（2）、（3）、（4）步骤得到相应的屈光力，而该屈光力为折射率1.523时眼镜片的屈光力；（2）将所得屈光力值代入公式（2-4-3），可得待测眼镜片（折射率）的屈光力值；（3）正确书写所测眼镜片屈光力处方。（三）焦度计法焦度计主要用于眼镜片和隐形眼镜光学参数的测量。包括镜片后顶点屈光力和光学中心等。顶焦度计的光学系统与工作原理:

1,光源;2,滤色片;3,移动分划板;4,准直物镜;5,置片座;6,被测镜片;7,物镜;8,固定分划板;9,目镜焦度计工作原理：（1）使用前的准备调零，拟补视觉差异（2）测量步骤

①放置待测球镜片：②镜片位置固定：③确定球镜片的屈光力。④正确书写球镜片处方。球面透镜的双面曲度调配球面透镜双面的曲度调配同一个屈光力的镜片，可以有不同的面屈光力的组合,效果不同。为了提高成像质量，减少眼镜片的散光，扩大眼镜片的视野范围车尔宁（Tscherning）椭圆条件：薄透镜折射率1.523镜片后顶点距角膜前顶点12mm上半支用虚线表示，代表深曲度眼镜片；下半支用实线表示，代表浅曲度眼镜片。FF前

眼的光学结构眼睛的光学结构眼睛的主体是眼球，其外形呈球状，前后径大约为24mm，水平径约为23.5mm，垂直径约为23mm，眼屈光系统的总屈光力约为+58D。1.角膜眼球的前面是一层凸出透明的膜，称为角膜。角膜的屈光力总计约为＋43D。角膜在整个屈光系统中起着重要的作用，它的曲率稍有改变，眼的屈光力就会产生明显的变化，所以许多以矫正屈光不正为目的的手术都以角膜为对象，如角膜切开术，准分子激光角膜切削手术等。折射界面折射率在光轴上的位置mm曲率半径mm未调节最大调节角膜前面后面1.37607.87.80.56.86.82.瞳孔前房的后面是虹膜，虹膜呈圆盘形，中央有一个圆孔，称为瞳孔（pupil）。虹膜是一个可调节的隔膜，可以根据外界光线的强弱调节瞳孔的大小以控制进入眼睛的光强，同时还有光阑的作用，可以减小像差。3、晶状体晶状体是一个扁圆形透明体，位于眼内的虹膜之后，玻璃体之前。晶状体（成人）中心厚度约4mm，是一个透明而又富有弹性的组织，前后两面均向外凸，形状像双凸透镜。它的折射率不均匀，皮质低而核高，其表面的曲率可以调节，人眼在看远近不同物体时进行的自动调焦就是通过改变晶状体的表面曲率来完成的折射界面折射率在光轴上的位置（mm曲率半径（mm未调节最大调节晶状体皮质前面1.3863.610.05.33后面7.2-6.0-5.33体核前面1.4064.157.9后面6.57-5.84.视网膜（retina）

视网膜是眼的感光部分，位于眼球壁的最内层，上面布满了视觉神经，是成像的地方。在视网膜的中央正对瞳孔处有一个黄色区域，称为黄斑。黄斑中央有一个凹陷处称为中央凹，这是视觉最敏感的地方。在角膜、虹膜和晶状体之间充满了透明的水状液称为房水。晶状体和视网膜之间充满了另一种无色透明的胶质体，称为玻璃体（vitreousbody），玻璃体占眼球总体积的80%。其主要作用是填充眼球，保持眼球的外形，并对眼球起减震作用。眼的主要作用为屈光和感光.眼睛屈光：眼的屈光:指眼将外界物体成像于视网膜的功能，物体在视网膜上的像是倒立、缩小的实像.与单球面折射相似。眼的屈光状态屈光力大小 眼轴长度眼的屈光系统包括角膜、房水、晶状体和玻璃体，相当于一复杂的共轴球面系统。眼的主要作用为屈光和感光.眼睛感光系统：视网膜眼睛的调节眼睛的调节眼的调节:通过改变晶状体的形状，来改变眼的屈光力，使远近不同的物体都能成像在视网膜上.远点：不调节时所能看清的最远的一点近点：最大调节时在最近距离 所能看清的