114年:配鏡學

某一子片雙光鏡片,使用驗度儀測量出遠用前頂點度數為+6.01 D,遠用後頂點度數+6.22 D,近用前頂點度數為+9.00,鏡片袋上還標註標稱度數(nominal power )為+6.00 D,F1=+8.00 D ,F2=-2.00 D,t=5 mm,n=1.523,近用加入度部分被髒污給遮住,近用加入度為多少?

A+2.99 D
B+3.00 D
C+2.78 D
D+1.00 D

詳細解析

本題觀念:

雙光鏡片(bifocal lens)的度數測量需區分前頂點度數(front vertex power,FVP)後頂點度數(back vertex power,BVP)。近用加入度(add power)的正確測量方式為:用驗度儀測量近用區與遠用區的前頂點度數差(翻轉鏡片後測量)。本題給出厚透鏡參數(F1F_1F2F_2、厚度 tt、折射率 nn)及各項頂點度數測量結果,要求計算近用加入度。

選項分析

已知條件:

  • 標稱度數 Fn=+6.00 DF_n = +6.00\text{ D}
  • F1=+8.00 DF_1 = +8.00\text{ D}(前表面屈光力)
  • F2=2.00 DF_2 = -2.00\text{ D}(後表面屈光力)
  • t=5 mm=0.005 mt = 5\text{ mm} = 0.005\text{ m}(鏡片厚度)
  • n=1.523n = 1.523(折射率)
  • 遠用後頂點度數(BVP)=+6.22 D= +6.22\text{ D}
  • 遠用前頂點度數(FVP)=+6.01 D= +6.01\text{ D}
  • 近用前頂點度數 =+9.00 D= +9.00\text{ D}

厚透鏡公式驗證:

前頂點度數(FVP)公式: FFVP=F21tnF2+F1=2.0010.0051.523×(2.00)+8.00F_{FVP} = \frac{F_2}{1 - \frac{t}{n} \cdot F_2} + F_1 = \frac{-2.00}{1 - \frac{0.005}{1.523} \times (-2.00)} + 8.00

=2.001+0.006566+8.00=2.001.006566+8.00=1.987+8.00+6.01 D= \frac{-2.00}{1 + 0.006566} + 8.00 = \frac{-2.00}{1.006566} + 8.00 = -1.987 + 8.00 \approx +6.01\text{ D}

後頂點度數(BVP)公式: FBVP=F11tnF1+F2=8.0010.0051.523×8.00+(2.00)F_{BVP} = \frac{F_1}{1 - \frac{t}{n} \cdot F_1} + F_2 = \frac{8.00}{1 - \frac{0.005}{1.523} \times 8.00} + (-2.00)

=8.0010.026272.00=8.000.973732.00=8.2162.00=+6.22 D= \frac{8.00}{1 - 0.02627} - 2.00 = \frac{8.00}{0.97373} - 2.00 = 8.216 - 2.00 = +6.22\text{ D}

加入度計算(近用 FVP - 遠用 FVP):

Add=FVPnearFVPfar=+9.00(+6.01)=+2.99 D\text{Add} = \text{FVP}_{\text{near}} - \text{FVP}_{\text{far}} = +9.00 - (+6.01) = +2.99\text{ D}

(A) +2.99 D ✅ 正確答案

(B) +3.00 D — 若忽略厚透鏡效應,以標稱度數計算:9.006.00=3.009.00 - 6.00 = 3.00,但此方式未使用實際測量的 FVP,不準確

(C) +2.78 D — 無對應正確計算路徑

(D) +1.00 D — 明顯偏離,不符合任何計算方式

答案解析

答案為 (A) +2.99 D

加入度(add power)的正確計算方式: Add=近用前頂點度數遠用前頂點度數=+9.00(+6.01)=+2.99 D\text{Add} = \text{近用前頂點度數} - \text{遠用前頂點度數} = +9.00 - (+6.01) = +2.99\text{ D}

為何要用前頂點度數(FVP):

雙光鏡片的加入度是由前表面子片(segment)產生的額外屈光力,因此應測量前表面貢獻的度數差。測量方法是翻轉鏡片(前表面朝向驗度儀),分別測量遠用區與近用區的前頂點度數,兩者之差即為真實加入度。

若改用後頂點度數(BVP)計算加入度,在正度數厚鏡片中會因為厚度效應使結果偏高,而遠近用區厚度不同,誤差更大,因此 BVP 不適合用來計算加入度。

核心知識點

  • 後頂點度數(BVP):正常配戴方向(凸面朝前)在驗度儀直接讀取,用於配鏡處方度數核對
  • 前頂點度數(FVP):翻轉鏡片後測量(凸面朝驗度儀),用於計算雙光加入度
  • 加入度 = 近用 FVP - 遠用 FVP
  • 厚透鏡公式:
    • FBVP=F11tnF1+F2F_{BVP} = \dfrac{F_1}{1 - \frac{t}{n} F_1} + F_2
    • FFVP=F21tnF2+F1F_{FVP} = \dfrac{F_2}{1 - \frac{t}{n} F_2} + F_1
  • 鏡片越厚,BVP 與 FVP 差異越大;高度數鏡片此差異更顯著
  • 標稱度數(nominal power)僅為薄透鏡近似值(F1+F2=8+(2)=+6.00F_1 + F_2 = 8 + (-2) = +6.00),實際厚鏡片度數會稍高

參考資料

  1. Front and Back Vertex Powers | HyperPhysics
  2. Why Conventional Bifocals Are Reversed To Properly Measure The Addition Power | 2020 Magazine
  3. Lens-Powers.pdf | NAO