正前方有一個點狀視標,若在一隻正視眼(emmetropic eye)前方放置一面傑克森交叉圓柱鏡(Jackson cross cylinder lens, JCC lens),以負散軸(minus cylinder axis)擺置180度方向,會看到下列何種視網膜影像(retinal image)?①水平聚焦線(horizontal focal line)落在視網膜前方,垂直聚焦線(vertical focal line)落在視網膜後方 ②垂直聚焦線落在視網膜前方,水平聚焦線落在視網膜後方 ③在視網膜上呈現模糊圈(blur circle) ④在視網膜上呈現點狀影像(point image)
詳細解析
本題觀念
傑克森交叉圓柱鏡(Jackson cross cylinder, JCC)不是單純的球面鏡,而是由兩個互相垂直、度數相等但正負相反的柱鏡組成。把它放在正視眼前方後,原本由點狀視標形成的單一點焦點會被分成前後兩條互相垂直的焦線;由於兩條焦線不會同時落在視網膜平面,視網膜截取的是模糊圈,而不是點狀影像。判斷本題時要先確定負散軸 180 度造成的焦線前後關係,再判斷視網膜位於兩焦線之間的成像狀態。
選項分析
A. ①③:錯誤。 ③「視網膜上呈現模糊圈」符合 JCC 的成像特性,但①把兩條焦線的前後位置寫反。負散軸位於 180 度時,依 JCC 的正負柱鏡作用,垂直焦線在視網膜前方,水平焦線在視網膜後方,因此不能選 A。
B. ②③:正確。 ②正確描述焦線位置:垂直焦線落在視網膜前方,水平焦線落在視網膜後方。③也正確,因為視網膜位於前後兩條焦線之間,截取的是兩條焦線尚未會聚或已再分開的中間截面,形成模糊圈,所以 B 同時包含兩個正確敘述。
C. ①④:錯誤。 ①的方向錯誤;此外,④的點狀影像只會在所有經線的焦點同時落在視網膜上時出現。JCC 會製造散光性的前後焦線,正視眼也不會因為原本沒有屈光不正,就把 JCC 造成的焦線分離消除。
D. ②④:錯誤。 ②的焦線前後位置正確,但④錯誤。JCC 的兩個柱鏡使不同方向的光線具有不同會聚位置,視網膜上只能形成模糊圈;只有移除 JCC 或使等效散光完全被抵消,才可能回到點狀成像。
答案解析
可把 JCC 想成一個人為加入的交叉散光系統。負散軸標示為 180 度時,負柱鏡作用在與軸互相垂直的 90 度經線;同時,另一個正柱鏡作用在正交經線。兩個經線受到相反方向的屈光力改變,因此一條焦線提前在視網膜前方形成,另一條焦線延後在視網膜後方形成。依本題的軸向約定,前者是垂直焦線,後者是水平焦線,正好對應②。
視網膜位於兩條焦線之間,這個位置不是單一焦點,而是兩個焦線之間的最小彌散圓或其附近截面。點狀視標通過 JCC 後,在視網膜上因此呈現一個有範圍的模糊圈;它不是清楚的點,也不是只有其中一條焦線。故正確組合為②③,答案為 B。
核心知識點
- JCC 由互相垂直、正負相反的兩個柱鏡構成,會造成兩條互相垂直的前後焦線。
- 負散軸 180 度時,依本題的光學約定,垂直焦線在視網膜前方,水平焦線在視網膜後方。
- 視網膜位於兩焦線之間時,點狀視標呈現模糊圈,不是點狀影像。
- 判讀 JCC 要同時確認焦線方向與視網膜截面,不能只看正視眼原本的狀態。