114年:驗光概要

下列關於使用針孔鏡檢查眼睛的原理敘述,何者正確?

A將眼內焦點移到視網膜前面以增加清晰度
B增加視網膜的模糊度
C降低眼內的焦點深度
D增加眼內的焦點深度

詳細解析

本題觀念:

針孔鏡(pinhole occluder)的光學原理——其改善視覺清晰度的機制,以及對眼內焦點深度(depth of focus)的影響。

選項分析

(A) 將眼內焦點移到視網膜前面以增加清晰度 針孔並不是折射元件,無法改變光線的彙聚點(焦點)。焦點位置仍由眼球的屈光系統決定,針孔只是限制光束寬度,不「移動」焦點。❌

(B) 增加視網膜的模糊度 此選項完全相反。針孔的效果是減少視網膜上的模糊圓(blur circle),降低視網膜的模糊度,使影像更清晰。❌

(C) 降低眼內的焦點深度 降低焦點深度會讓清晰範圍變窄、更容易模糊,與針孔的臨床效果相反。針孔應該是「增加」焦點深度,而非降低。❌

(D) 增加眼內的焦點深度 此為正確答案。針孔的核心光學原理即為增加焦點深度(depth of focus),使眼睛在較大的焦距範圍內都能維持相對清晰的影像。✅

答案解析

針孔鏡的光學原理

針孔鏡(pinhole occluder)是一個有極小孔徑(通常 0.94~1.75 mm)的不透明圓盤,其改善視力的機制如下:

1. 針孔效應(Stenopeic Effect)

小孔限制了進入眼睛的光束寬度,只允許近乎平行的光線通過,排除了邊緣光線(marginal rays)。此時:

  • 模糊圓(blur circle)的直徑縮小
  • 視網膜上的影像更清晰

2. 增加焦點深度(Depth of Focus)

焦點深度1孔徑大小\text{焦點深度} \propto \frac{1}{\text{孔徑大小}}

孔徑越小 → 焦點深度越大 → 焦點前後更大範圍內的物體都能看清楚 → 屈光誤差的影響相對縮小

視覺化說明

條件孔徑模糊圓大小焦點深度視力清晰度
正常瞳孔(有屈光誤差)3-5 mm較大較小較模糊
針孔(有屈光誤差)1 mm極小極大顯著改善

3. 為何不是「移動焦點」?

針孔不含折射能力,無法改變焦點位置。它只是縮小了焦點前後可接受範圍的模糊圓大小,使影像主觀感受上更清晰,但焦點本身仍由眼球屈光系統決定。

核心知識點

  1. 針孔原理的正確描述:增加焦點深度(depth of focus)——這是考試最常考的核心
  2. 焦點深度 vs 焦點位置:焦點深度是「清晰範圍的大小」,不是焦點位置;針孔增加焦點深度,不移動焦點
  3. 臨床意義
    • 針孔改善視力 → 有殘餘屈光誤差
    • 針孔不改善視力 → 可能是黃斑病變、視神經問題等非屈光性問題
  4. 選項記憶:選項 B、C 都是錯誤方向的表述,正確答案永遠是「增加焦點深度」

參考資料

  1. Pinhole occluder - Wikipedia
  2. ESCRS - Everything You Always Wanted To Know About Pinhole Optics
  3. Applications of the pinhole effect in clinical vision science - PubMed