114年:視覺光學

林小姐右眼有1.50 D的近視度數,在沒有任何矯正的狀況下,要讓在角膜前50公分的物體清楚成像在視網膜上,必須做多少調節(accommodation )?

A+0.50 D
B+3.00 D
C+2.00 D
D+1.50 D

詳細解析

本題觀念:

本題測試考生對近視眼(myopia)在無矯正狀態下,看近距離物體時所需調節量(accommodation)的計算能力。關鍵在於理解「遠點(far point)」與「物距調節需求」之間的相減關係。

選項分析

(A) +0.50 D ✅ 正確答案

(B) +3.00 D 此選項沒有考慮近視眼本身已有的「等效聚散力」,直接以物距換算為調節需求(2.00 D),再加上原近視度數(1.50 D),計算方式有誤。

(C) +2.00 D 此為物距 50 cm 的調節需求(1/0.5=2.001/0.5 = 2.00 D),忽略了近視眼已有的屈光補償,答案不正確。

(D) +1.50 D 此為近視度數本身,並非所需調節量。

答案解析

基本概念:遠點(far point)

近視眼的遠點(far point)位於眼前有限距離,其公式為:

dfarpoint=1Fmyopia=11.5066.7 cmd_{far point} = \frac{1}{F_{myopia}} = \frac{1}{1.50} \approx 66.7 \text{ cm}

即林小姐的遠點在角膜前約 66.7 cm 處。這代表當她完全放鬆調節時,66.7 cm 處的物體會清晰成像在視網膜上。

計算所需調節量

要讓 50 cm 處的物體清晰成像,需要的調節需求計算如下:

  1. 物體的發散光(object vergence)Vobj=10.50=+2.00 DV_{obj} = \frac{1}{0.50} = +2.00 \text{ D}(由 50 cm 處物體射出的聚散度)

  2. 近視眼的「內建調節力」(相當於遠點對應的屈光度):Fmyopia=1.50 DF_{myopia} = 1.50 \text{ D}

  3. 所需主動調節量A=VobjFmyopia=2.001.50=+0.50 DA = V_{obj} - F_{myopia} = 2.00 - 1.50 = +0.50 \text{ D}

直觀解釋:近視眼的遠點(66.7 cm)比物體(50 cm)更遠,物體發出更強的散射光(2.00 D > 1.50 D),所以眼睛需要額外 0.50 D 的主動調節來縮短焦距,讓物體清晰。

另一種推導方法(用聚散度差):

A=1dobj1dfarpoint=10.5010.667=2.001.50=+0.50 DA = \frac{1}{d_{obj}} - \frac{1}{d_{far point}} = \frac{1}{0.50} - \frac{1}{0.667} = 2.00 - 1.50 = +0.50 \text{ D}

核心知識點

  • 近視眼的遠點dfarpoint=100/(近視度數 D)d_{far point} = 100/(\text{近視度數 D}),單位公分
  • 所需調節量公式A=(1/dobj)FmyopiaA = (1/d_{obj}) - F_{myopia},其中 FmyopiaF_{myopia} 為近視度數(正值)
  • 近視度數越高,遠點越近,看同一近物所需調節量越少
  • 完全未矯正的 -3.00 D 近視,看 33 cm 完全不需調節(遠點即在 33 cm 處)

臨床重要性

此計算原理在驗光臨床上用於:理解未矯正近視患者的近用視力、評估調節幅度(amplitude of accommodation)測試的預期值,以及解釋為何近視患者老花症狀出現較晚(因近視度數提供部分近距調節代償)。

參考資料

  1. Amplitude of Accommodation - ScienceDirect
  2. IMI Accommodation and Binocular Vision in Myopia Development - PMC
  3. Care of the Patient with Myopia - AOA Clinical Practice Guideline