裂隙燈顯微鏡校準裝置及校準方法的研究

關鍵詞：裂隙燈顯微鏡；校準裝置；校準方法

裂隙燈顯微鏡是由顯微鏡和能夠產生裂隙圖像的照明系統(tǒng)組成的一種儀器，是眼科檢查必不可少的重要儀器之一，其方法是由燈光透過一個裂隙對眼睛進行照明。由于是一條窄縫光源，因此被稱為“光刀”。將這種“光刀”照射于眼睛形成一個光學切面，即可依據(jù)所產生裂隙圖像檢查眼睛各部位的健康狀況，是驗光配鏡和眼科醫(yī)學檢查時使用最頻繁的光學儀器。其本身量值的準確與否，直接影響到眼科臨床診斷質量，是人體健康安全的重要保障。

目前，市場上對裂隙燈顯微鏡的校準裝置的研究甚少，隨著《裂隙燈顯微鏡校準規(guī)范》的頒布實施，考慮到裂隙燈顯微鏡廣泛用于眼科醫(yī)療行業(yè)臨床診斷，筆者根據(jù)JJF（浙）1169-2019《裂隙燈顯微鏡校準規(guī)范》和YY 0065-2016《眼科儀器 裂隙燈顯微鏡》中的相關計量性能要求和技術指標，建立試驗裝置，實驗研究，理論探索，實現(xiàn)裂隙燈顯微鏡的視角放大率、裂隙像平行度等技術參數(shù)測量校準。使裂隙燈顯微鏡的準確度及有效性得到保證，提高眼科臨床診斷質量，為人體健康安全提供技術保障。

1 裂隙燈顯微鏡校準裝置的研究

研究設計的裂隙燈顯微鏡校準裝置，包括一望遠鏡以及玻璃線紋尺、玻璃平行尺，望遠鏡上設有目鏡、目尺以及十字尺，目尺包括多個等距間隔設置的刻度線，十字尺呈“十”字。望遠鏡包括測微裝置和望遠系統(tǒng)，通過成像機理，進行功能融合，實現(xiàn)調節(jié)物鏡焦距，獲取標準尺的清晰刻度線量值，具有較低的阿貝誤差。玻璃線紋尺測量范圍不小于10mm，分度值不大于0.1mm，最大允許誤差小于5um；玻璃平行尺選用膨脹系數(shù)較小的玻璃平板尺，橫向測量范圍不小于1mm，縱向測量范圍不小于20mm，分度值不大于0.1mm，平行度最大允許誤差小于0.1°。

1.1 望遠鏡測微裝置的成像機理研究及標準器研制

由于裂隙燈顯微鏡的目鏡本身不具有測量功能，需研究現(xiàn)有測微裝置和望遠系統(tǒng)，通過成像機理，實現(xiàn)測量功能。

測微裝置的成像機理為開普勒望遠鏡結構，主要構成組件為物鏡組和目鏡組，以及介于二者之間的轉像棱鏡。目標光線通過低度正透鏡，再通過高度正透鏡，物鏡的聚合光線被目鏡還原成平行光線，光學成像原理如圖2所示。

放大倍率計算公式：

M＝M1ＸM2

式中：M為測微裝置總放大倍率，M1為物鏡放大倍率，M2為目鏡放大倍率。

測微裝置設計原理利用顯微鏡光學系統(tǒng)對標準尺的分度進行放大、細分和讀數(shù)。測微裝置由目鏡、調焦手輪、標尺、測微鼓輪、物鏡組、刻尺組成，測量時轉動微動手輪，使可動分劃板上的十字刻線與標準尺線紋象對準，從測微鼓輪讀數(shù)。

1.2 玻璃線紋尺、玻璃平行尺的研制

玻璃線紋尺包括第一玻璃片以及設置在第一玻璃片上的多條等距間隔設置的直線紋，玻璃平行尺包括第二玻璃片以及設置在第二玻璃片上的多條等距間隔設置的平行線，平行線的長度方向為玻璃平行尺的縱向，多條平行線間隔排列方向為玻璃平行尺的橫向，望遠鏡通過裂隙燈顯微鏡觀察玻璃線紋尺，能使玻璃線紋尺上直線紋與上述目尺的刻度線同時顯示在同一視角區(qū)域內，望遠鏡通過裂隙燈顯微鏡觀察玻璃平行尺，能使上述平行線、裂隙燈的裂隙像、十字尺同時顯示在同一個視角區(qū)域內，望遠鏡上還設有微調手輪，轉動微調手輪能使十字尺移動。

玻璃線紋尺還包括若干線紋刻度值，各線紋刻度值均對應一個直線紋，若干線紋刻度值等距間隔設置，所述玻璃平行尺還包括若干縱向刻度值以及若干橫向刻度值，若干縱向刻度值沿玻璃平行尺縱向等距間隔設置，若干橫向刻度值沿玻璃平行尺橫向等距間隔設置。

各玻璃片均設置在尺座上，尺座上設有與玻璃片一一對應的玻璃孔，玻璃孔一端閉合，另一端開口，玻璃片位于對應玻璃孔內，玻璃孔內設有白底背景，白底背景設置在玻璃片朝向玻璃孔孔底的一側，玻璃片另一側設有一限位壓環(huán)，限位壓環(huán)呈環(huán)狀，限位壓環(huán)外周設有外螺紋，玻璃孔內壁上配合設有內螺紋，限位壓環(huán)設置在玻璃孔內與玻璃孔螺紋連接，限位壓環(huán)一側朝外，限位壓環(huán)另一側壓靠在玻璃片上，直線紋或平行線位于對應限位壓環(huán)的內孔范圍內。

2 裂隙燈顯微鏡校準方法的研究

2.1 對裂隙燈顯微鏡放大率的校準步驟

a. 將玻璃線紋尺裝入尺座的玻璃孔內，尺座轉接在裂隙燈顯微鏡的頦托上，調整頦托高度，使玻璃線紋尺上的直線紋位于裂隙燈顯微鏡的物面中央，對裂隙燈顯微鏡調焦，并將視度調至零視度；

b. 用帶測微目鏡的望遠鏡對準裂隙燈顯微鏡目鏡，通過帶測微目鏡的望遠鏡的目鏡讀取出物面上玻璃線紋尺某一長度，然后用帶測微目鏡的望遠鏡上的目尺測量讀取長度所對應目尺上的長度；

c. 按照裂隙燈顯微鏡視角放大率計算公式計算視角放大率，裂隙燈顯微鏡視角放大率計算公式為：

其中：

Γ為裂隙燈顯微鏡的放大率；

f'為望遠鏡物鏡的焦距，單位為毫米（mm）；

l為通過望遠鏡讀取的物面上玻璃線紋尺某一長度的讀數(shù)，單位為毫米（mm）；

l'為通過目尺測量讀取長度的讀數(shù)，單位為毫米（mm）；

常數(shù)250的單位為毫米（mm）。

d. 若裂隙燈顯微鏡有多個視角放大率時，應按上述a、b、c逐個測量計算。

2.2 對裂隙燈顯微鏡視角放大率誤差的校準步驟

a. 對裂隙燈顯微鏡按照2.1中a、b、c進行校準測量，測量計算至少進行3次，總測量的平均值即為裂隙燈顯微鏡視角放大率Γ_均"；

b. 按照裂隙燈顯微鏡視角放大率相對誤差計算公式計算相對誤差，裂隙燈顯微鏡視角放大率相對誤差計算公式為：

其中：

△Γ為裂隙燈顯微鏡視角放大率相對誤差；

Γ_均為裂隙燈顯微鏡視角放大率總測量的平均值；

Γ_標為裂隙燈顯微鏡放大率標準值。

2.3 裂隙燈顯微鏡左右觀察系統(tǒng)視角放大率相對誤差校準步驟

a. 對裂隙燈顯微鏡左右觀察系統(tǒng)均按照2.2中的a進行校準測量，分別計算左右觀察系統(tǒng)的視角放大率"Γ_l、Γ_r；

b. 按照裂隙燈顯微鏡左右觀察系統(tǒng)視角放大率相對誤差公式計算相對誤差，裂隙燈顯微鏡左右觀察系統(tǒng)視角放大率相對誤差公式為：

其中：

V_r為裂隙燈顯微鏡左右觀察系統(tǒng)視角放大率相對誤差；

Γ_l為裂隙燈顯微鏡左觀察系統(tǒng)視角放大率；

Γ_r為裂隙燈顯微鏡右觀察系統(tǒng)視角放大率；

Γ_max為、 兩者中較大的值。

2.4 對裂隙燈的裂隙像兩邊平行度的校準步驟

a. 將玻璃平行尺裝入尺座的玻璃孔內，尺座轉接在裂隙燈顯微鏡的頦托上，調整頦托高度，使玻璃平行尺上的平行線位于裂隙燈顯微鏡的物面上，將裂隙燈顯微鏡的裂隙像寬度調至0.2mm，裂隙像長度調至最大，使裂隙像其中一條邊與專用玻璃平行尺的縱向長平行線相重合，從橫向刻度讀出裂隙像的另一邊與專用玻璃平行尺上間隔0.2mm的長平行線間的最大偏離量△X和裂隙最大長度，用以下公式計算其兩邊平行度。

b. 按照裂隙像兩邊平行度計算公式計算平行度，平行度計算公式為：

其中：

△X為裂隙像兩邊的平行度，單位為度（°）；

δ為裂隙像兩邊的最大偏離量，單位為毫米（mm）；

L為裂隙像的裂隙最大長度，單位為毫米（mm）。

3 小結"

本套裂隙燈顯微鏡校準裝置對測微裝置和望遠系統(tǒng)特點研究，通過成像機理，將測微裝置應用于望遠系統(tǒng)，實現(xiàn)目鏡無測量裝置的讀數(shù)功能，配合玻璃線紋尺和玻璃平行尺，對裂隙燈顯微鏡的視角放大率和裂隙像兩邊的平行度進行校準，不僅操作方便，且校準測量精度高，填補了國內在裂隙燈顯微鏡校準領域的技術空白。

參考文獻：

[1] YY 0065-2016《眼科儀器 裂隙燈顯微鏡》

[2] JJF（浙）1169-2019《裂隙燈顯微鏡校準規(guī)范》

項目資助：金華市科技計劃項目（2022-4-072）裂隙燈顯微鏡校準裝置的研發(fā)和應用。

作者單位：1. 金華市計量質量科學研究院

2. 金華市知識產權保護中心