帶狀網膜鏡檢影法的光學、電腦模擬、新觀察和新發現
Streak Retinoscopy – Optics, Computer
simulation, Observations and Findings
王藹侯
為了寫一個電腦程式來模擬帶狀網膜鏡檢影法所看見的瞳孔反光，從頭分析了帶狀網膜鏡檢影法的光學。
電腦模擬的成果如下
帶狀網膜鏡檢影法的光學
光學分析分為觀測系統和照明系統兩部分。
觀測系統計算經由瞳孔所看見的是網膜上多大的範圍。
照明系統計算網膜上被照亮的範圍。
兩者的交集就是可以看見的亮區。
亮區在可見網膜範圍所佔的比例就是網膜鏡檢影法見到的反光佔瞳孔的比例。
圖1
計算觀測系統的自變數有
眼球屈光度 (R)
瞳孔直徑 (Pu)
測試距離 (L)
圖2
計算照明系統的自變數有
照明光的聚散度 (vgnc)
照進瞳孔的光寬度 (lip)
圖3
計算瞳孔所見的網膜區域
圖4
計算聚焦面距離
圖5
無論照明光是聚合光或發散光，照明光的中線必定穿過觀測系統的共軛面和軸的交叉點。
這是結合觀測系統和照明系統的光學計算的關鍵步驟
圖6
照亮的網膜區域(iar)和瞳孔所見的網膜區域(rar)的交集區域就是網膜鏡檢影時所見瞳孔的反光部分
圖7
計算照明光在瞳孔面(臉上)的寬度
圖8
計算照明光聚焦點和中軸的距離
圖9
計算網膜照明區前緣和中軸的距離
圖10
計算網膜照明區後緣和中軸的距離
圖11
帶狀網膜鏡檢影法的電腦模擬
我們依據幾何光學，在個人電腦上寫了一個網膜鏡檢影法的動態模擬程式，可變動的參數有(1)測試距離、(2)瞳孔直徑、(3)光源發散度(vergence)和(4)病人的屈光度。
這程式只在Windows系統執行，Android、iOS不行。
點網路連結會即刻下載程式 "StreakRetinoscopySimulation.exe"。
執行應用程式
"StreakRetinoscopySimulation.exe"。
選
"其他資訊"、"仍要執行"。
按鍵說明：
<F1> 按鍵說明畫面
<Right> 快速 < > > 慢速 向右移動帶狀光
<Left> 快速 < < > 慢速 向右移動帶狀光
<Down> 將動帶狀光置中
<2> 增加測試距離 <1>
減少測試距離
<W> 增加瞳孔直徑 <Q>
減少瞳孔直徑
<S> 增加光源發散度
<A> 減少光源發散度
<X> 增加病人屈光度 <Z>
減少病人屈光度
<O> 增加帶狀光進入瞳孔的初始值 <I>
減少帶狀光進入瞳孔的初始值
(帶狀光右側進入瞳孔左側的距離)
<Esc> 終止執行程式。
平行光源 Parallel Illuminaion (0D)
(1)+8D
(2)+5D (3)+1D
(4)0D
(5)-0.75D (6)-3D
(7)-3.75D apparent against-movement (8)-5D (9)-8D apparent with-movement
(1)+8D 
(2)+5D 
(3)+1D
(4)0D 
(5)-0.75D 
(6)-3D
(7)-3.75D 
(8)-5D 
(9)-8D
發散光源Divergent Illumination (-2D)
(1)+8D
(2)+5D (3)+1D
(4)0D
(5)-0.75D (6)-3D
(7)-3.75D apparent against-movement (8)-5D (9)-8D apparent with-movement
(1)+8D 
(2)+5D 
(3)+1D
(4)0D 
(5)-0.75D 
(6)-3D
(7)-3.75D 
(8)-5D 
(9)-8D
內聚光源 Convergent Illumination (+4D)
(1)-12D
(2)-9D (3)-5D
(4)-4D
(5)-3.25D (6)-1D
(7)-0.25D apparent against-movement (8)+1D (9)+4D apparent with-movement
(1)-12D 
(2)-9D 
(3)-5D
(4)-4D 
(5)-3.25D 
(6)-1D
(7)-0.25D 
(8)+1D 
(9)+4D
帶狀網膜鏡檢影法的新觀察
觀察(1) 一般教科書上所畫的示意圖比例不對
角膜直徑約為12mm，帶狀網膜鏡平行(parallel)光源的寬度約為10mm，不應該像圖示的那麼細，如果是發散(divergent)光源，在臉上的帶狀光的寬度應該更寬。
帶狀光源的寬度和角膜直徑、瞳孔直徑的比例是依據真實尺寸去描繪的。左圖是平行光源，右圖是發散光源和角膜大小的實際比例。
觀察(2) 瞳孔的逆動反光並不會出現“帶狀”的反光。
大部分教科書上描繪的順動反光和逆動反光都是頗細的“帶狀”反光，比瞳孔直徑細很多。然而事實上，逆動的反光從來不曾見過“帶狀”的反光。
先看電腦模擬圖的“順動反光”–
平行光源，50cm的測試距離，-0.75D是“順動反光”。
帶狀光源由瞳孔左邊移入，瞳孔左緣先亮，反光也同向地向右移動；
帶狀光源移至瞳孔中線時，瞳孔裡是一條帶狀的反光；
光源繼續向右移動，反光也向右移動，逐漸從瞳孔右緣移出瞳孔。
平行光源，50cm的測試距離，-3D是“逆動反光”。
帶狀光源由瞳孔左緣移入，瞳孔是右緣先亮，反光逆向地向左移動；
光源逐漸移入瞳孔，直到瞳孔全部亮起來，都不曾出現過“帶狀”的反光；
光源繼續向右移動，變成瞳孔的左半邊有反光；
光源逐漸由瞳孔右緣移出，最後的反光是由瞳孔的左緣移動出去。
動態的情況下，似乎是看到一條“比瞳孔更寬的帶狀反光”由右向左移動，由瞳孔右緣移進瞳孔，之後由瞳孔左緣移出瞳孔。
然而在任何一瞬間，你頂多只看到反光的左緣或右緣，絕沒有同時看到反光的兩個邊緣。
換句話說，並沒有在瞳孔裡見到真正的“帶狀”反光。
AAO BCSC Clinical Optics一書裡的網膜鏡檢影法，之前瞳孔的逆動反光也是描繪成”帶狀”的反光。
2014-2015的新版本裡，Chapter 3
Clinical Refraction P.95，已經更正為瞳孔反光只能看見單一反光邊緣的圖樣了。
帶狀網膜鏡檢影法的新發現
視光學教科書裡網膜鏡檢影法的光學原理都寫到”病人的遠點落在病人和檢查者之間時，瞳孔所見是逆動反光”。在低度近視，例如-2.75D，的瞳孔反光確實是如此。但是從電腦模擬圖去看更高度的近視的瞳孔反光，發現事實並不這麼簡單，並不都是逆動的反光。
發現(1) 中度近視的瞳孔反光是“類逆動反光”(apparent
against-movement)
圖示近視-3.75D，以平行光源在50公分作網膜鏡檢影。
由左而右，帶狀光源由瞳孔左緣移入，並不是瞳孔的邊緣先亮，而是在瞳孔裡邊、偏右的一個地方先亮起來；
光源移入瞳孔，反光變寬，很快就觸碰到瞳孔的右緣；
之後瞳孔裡只能看到反光的左緣向左移動，看起來很像是逆動的反光，我們稱之為“類逆動反光”。
發現(2) 高度近視的瞳孔反光是“類順動反光”(apparent
with-movement)
圖示近視-8D，帶狀光源由瞳孔左緣移入，是瞳孔裡邊、偏左的一個地方先亮起來；
光源移入瞳孔，反光變寬，很快就觸碰到瞳孔的左緣；
之後瞳孔裡只能抗看到反光的右緣向右移動，看起來很像是順動的反光，我們稱之為“類順動反光”。
由中度近視漸漸加深到高度近視，由“類逆動反光”漸漸變成“類順動反光”的過程裡，
大約在-5D左右，當光源由瞳孔邊緣進入瞳孔的時候，瞳孔反光是由瞳孔正中央的地方率先亮起來！
網膜鏡檢影法的新觀念
(1) 由以上的發現我們知道，在作網膜鏡檢影法的時候，第一眼看到暗的順動反光，不要立刻認為這是高度遠視，它也有可能是高度近視的類順動反光。
當然這問題很容易解決，你只要加上個負鏡(~-4D)或正鏡(~+4D)作重疊驗光，立刻可以分辨出來病人到底是高度遠視眼或者是高度近視眼。
當然，我們的這個新發現並不影響原本網膜鏡檢影法的中和點(neutral point)的判讀。
(2) 如果以內聚光源作網膜鏡檢影，瞳孔反光的順動、逆動和使用發散/平行光源的瞳孔反光都相反。
用內聚光源作網膜鏡檢影法的話，我們的新觀察、新發現又呈現怎樣的面貌呢？
1–
內聚光源的逆動反光同樣不會出現“帶狀”的反光。
近視-1D，以內聚光源(+4D)在50公分作網膜鏡檢影。
2–
“遠視眼”逐漸加深的時候，瞳孔反光的變化，也是由逆動反光逐漸變成“類逆動反光”，再逐漸變成“類順動反光”。
近視-0.25D(類逆動反光)、遠視+1D和遠視+4D(類順動反光)，以內聚光源(+4D)在50公分作網膜鏡檢影。
