角膜接触镜专用顶焦度标准器的研制

　　1　前言

　　由于角膜接触镜(又称隐形眼镜,简称接触镜)具有方便、美观、安全及视野较大等优点,已被越来越多的人选用。接触镜的后顶焦度(俗称镜片的度数)的准确测量是急需解决的问题。在国际标准草案ISO 9337-1中,描述了在空气中测量硬接触镜和水凝胶接触镜的后顶焦度的焦度计法,其中提出了一个重要观点:校准焦度计可采用符合ISO 9342的标准镜片(如中国计量科学研究院过去建立的顶焦度标准镜片[1])进行校准。校准焦度计时,用框架眼镜支座,取得读数后,绘出校准曲线。测量接触镜顶焦度时,将接触镜片放在接触镜支座上,从焦度计上取得读数后,再用校准曲线进行校准,得到经修正后的接触镜顶焦度值。

　　焦度计误差中有两项主要误差,即球差和矢高误差。作者认为,由于框架眼镜片的后表面曲率半径可从20mm至无穷大(平面),与接触镜片的后表面曲率半径(均为8mm)有显著不同,因而镜片的形状不同,与其相应的球差和矢高误差也就不相同。单靠在测量接触镜片时使用专用的接触镜片支承座是解决不了问题的,还必须使用专用角膜接触镜标准器先对焦度计进行校准才行。经实践证明:为保证接触镜顶焦度量值的准确,完全有必要建立角膜接触镜专用顶焦度标准器。

　　2　方案原理与参数选择

　　2.1　方案概述

　　从镜片顶焦度定义出发,根据对镜片参数的测量结果,用计算公式算出顶焦度的量值。用三套接触镜标准器的平均值保持其量值。本课题所采用的技术方案,与建立顶焦度基准[1]时所用的方案一致。

　　2.2　定义

　　根据国家标准GB 17341-1998光学和光学仪器焦度计和国际标准ISO 9337-1的规定,顶焦度定义为以米为单位测得的镜片近轴后顶焦距的倒数。顶焦度的表示单位为米的倒数(m-1),单位名称为屈光度,由符号D表示。

　　2.3　计算公式

　　根据定义,顶焦度可由近轴光线的光路计算公式导出。计算公式如下:

　　式中:Φ1为接触镜前表面(与空气接触的表面)的弯度,单位D;Φ2为接触镜后表面(与角膜接触的表面)的弯度,单位D;k为接触镜形状系数;Φv为接触镜后顶焦度,即接触镜顶焦度,单位D;n为接触镜材料折射率(e谱线);R1为接触镜前表面曲率半径,单位m;R2为接触镜后表面曲率半径,单位m;t为接触镜中心厚度,单位m。

　　2.4　参考波长

　　显示镜片顶焦度的参考波长λe为绿色汞谱线,λe=546.07 nm。

　　2.5　材料选择

　　接触镜材料的折射率是不同的,在参考波长确定后,主要影响接触镜的单色像差中的球差的变化。对于接触镜,由材料的折射率不同引起的球差变化远小于由镜片形状不同引起的球差变化。因此,对材料选择不多作考虑,根据国际标准草案ISO9342,直接选用国产无色光学玻璃K11,与现用顶焦度标准镜片[1]相同。