基本光学系统眼科光学仪器种类繁多，按临床作用分成测量设备、诊断检查设备、手术治疗设备和综合设备。测量设备有屈光测量和眼参数测量；诊断检查设备有眼前节和眼后节诊断检查，即从眼外到眼内直到眼底。手术治疗设备有屈光手术和眼疾病手术等。

　　因此仪器的光学应用原理不同，测量类的应用有采用光学成像法或光学折、反射法等；手术类的有采用光学辐射机理的和瞬态光能引发的物理反应等；成像类的光学成像原理也可归纳两类：第一类为直接光学成像原理，第二类为非直接光学成像原理。

　　直接光学成像原理包括望远系统，如眼底照相机、间接检眼镜等；显微系统，如手术显微镜、裂隙灯显微镜等。非直接成像原理是基于光学测量数据的图像重建，常规方法是光学相干断层成像技术OCT等。下面主要介绍成像类的原理。

　　望远系统望远系统是帮助人眼对远距图像进行观察或成像的光学系统。远处物体对人眼的视角极小，由于人眼受椎细胞密度所限，分辨率不佳。望远系统通过光学系统的角放大作用提高了人眼对物体的观察视角，以提高分辨率。

　　一个伽利略式目视望远系统，由正、负片构成正像，其他形式还有开普勒式。常规望远系统由两组光学系统组成，其中向着物体的系统称物镜，人眼观察的系统称目镜。当用在观看无限远的物体时，物镜的第二焦点与目镜的第一焦点重合，即两个系统的光学间隔为零，构成了无焦系统。望远系统是平行光传递系统，成像原理很简单：无穷远的物方光线经物镜后，在目镜焦面聚焦形成一个像（中间像），再通过目镜后平行光输出，最后由眼睛接收。由于物镜焦距fo大于目镜焦距fe，其物方视角通过目镜后放大为。因此望远系统的视角放大率可如下计算：Tan/Tan，或：fo/fe（1）常规望远镜系统的入瞳一般与物镜重合，然而，用于眼科设备的望远镜系统应尽可能设计成入瞳外移形式，使入瞳与眼瞳孔重合，这样光能才能有效的进出眼睛。

　　显微系统为了微小物体的细节观察，我们必须提高视角，以达到所需的分辨能力。由于人眼的调节有限，靠移近物体来提高视角是有限的，因此常规的方法是借助于光学系统的视角放大功能。显微镜的目的就是完成这种功能而设计的，其常规结构如。

　　图中的物镜系统和目镜系统组成了显微系统的基本模式，有限距物A通过物镜成像于目镜的焦平面为A，由目镜传递至观察者。该系统的视角放大率可如下计算：=e，或：250/f（2）式中：是物镜的垂轴放大率，A/A；e是目镜的视角放大率；f是物镜与目镜的合焦距，f=fofe/，其中为为光学间隔。

　　视角放大率的常规公式如下：e=250/fe（3）视角放大率是以目镜对像的观察视角的正切值与裸视时以250mm作为明视距对应的视角的正切值的比值，这是基本定义。

　　眼科显微镜系统中，现在技术的发展已出现实物观察距自动跟踪的可变工作距的手术显微镜，如头戴式手术显微镜，对于这种系统，实际应用的视角放大率应是：以目镜对像的观察视角的正切值除以物镜对物视角的正切值，因此上述公式可变形为：e=L/fe（4）式中：L是物镜到物体的距离。

　　显微镜系统除了放大率之外，还有一个关键指标数值孔径NA，该指标直接涉及分辨率和有效光能的大小。分辨距的理论公式按瑞利判定原则如下：P=061/NA（5）点物的有效光能的计算公式如下：=Id=2%I1-NA2（6）式中：I是物点的发光强度；d是物点所张的单位立体角。

　　理想的显微系统是有合适的数值孔径以及分辨率匹配的放大率，所谓合适的数值孔径，除保证所需的分辨率外，还要考虑景深的因素，这是眼科用的显微系统特别要注意的。过大的数值孔径会带来极小的景深。

　　客观测量式的主流方式有两种：第一种是Goldman阵列微镜法，该方法是用一束激光照射至眼底，利用眼底视网膜的漫射特性，类似于在眼底安置了一个点光源，点光源发出的散射光线经眼系统后射出，通过阵列微镜系统，在CCD像面上形成各阵列微镜的对应的像点，各像点与各微镜轴上像点的偏移可通过极距和极角的测量获得，从而得到了对应眼前波面的偏差。第二种是扫描成像测量法，一束平行于视轴的激光按坐标对位扫描，测量该光束眼底的像点，计算该像点与视轴中心产生的极距和极角得到偏移，从而可换算至眼前波面的偏差。为了分析波前像差所产生的现象，目前的方法是利用Zernik函数方法，各点的波像差拟合构成Zernik系数。该系数呈金字塔形排列，分为8阶，分别代表像差的低级和高级像差，所表征的像差有球差、慧差、像散等，对应于不同的像差的影响结果。Zernik函数的方法利于医生对眼像差的现象分类。

　　客观测量的两种方法各有优缺点，微镜方法可使测量同步，减少了扫描式的眼抖动等误差，缺陷是，微镜的密度将影响测量的范围，从而取样点少，测量的准确度受限。另外进入眼底的光功率较大，光辐射危害的风险大。扫描法理论上可得到足够密度的取样点，并且不受局部像差过大所限，精度较高，然而扫描时间内的眼波动影响限制了该仪器的准确度，另外光能量的积累也是必须考虑的安全因素。

　　【中国粮油仪器在线】部分信息来自互联网，力求安全及时、准确无误，目的在于传递更多信息，并不代表本网对其观点赞同或对其真实性负责。