测视力距离5米还是3米_装B冷知识 | 小孔镜为什么可以提高视力？

大家都知道，在验光的时候如果矫正视力达不到1.0，可以尝试用小孔镜片放在被检者眼前，如果视力有明显提升，提示还有屈光不正未矫正，如果视力无提升甚至下降，常提示可能存在眼底或其他问题。

日常生活中我们也发现，裸眼视力不好的人眯起眼睛来，常常可以看的更清楚。关于这种现象的原因，很多同行会简单的解释为“小孔成像”，但如果追究起来，这种通过小孔可以视力提升的现象还真的和“小孔成像”没什么关系。

小孔成像理论一说

小孔成像是指物体(光源)经过小孔，可以在另外一侧形成一个倒立的实像，这个现象证明了光的直线传播。而我们眼前加小孔虽然视力有提升，但并没有出现“倒立”，所以“小孔成像”原理并没有参与到这个现象中。

那到底是什么原因让人眼

通过小孔看东西会变得清晰呢？

小孔更清晰的真正原因

这里就必须先提到“景深”的概念。

喜欢摄影的朋友都知道，在拍摄的时候，聚焦在某一点拍摄下来的照片，在那个聚焦点前后一段距离内的景物其实都是可以清晰成像的，这个距离我们称之为“景深”。

图片丨知乎@Hello summer

这是因为人眼的分辨和电子器件的感光一样，具备一定的“模糊识别范围”，在这个范围内我们都觉着是清晰的，对应的像空间的距离我们称之为“焦深”，换个方式理解就是人眼的分辨存在一个“最小可识别弥散圆”，只要偏差在这个弥散圆内，我们都感觉为清晰的。

从上图可以看到，当物体a经过透镜聚焦在b处时，a的前后各有一段距离的景物都可以清晰成像在焦平面，对应着焦点平面就是模糊的弥散圆δ 。后景深(ΔL2)的存在可以让我们比聚焦点看的更远，也就是让近视的眼睛可以看的更清楚的距离，它的大小就是我们使用“小孔镜”之后可以提高的“清晰度”，这个“后景深”的距离和很多因素有关，包括孔径大小、镜头焦距、物距、最小弥散圆直径等，光学公式为：

其中F-光圈，F=f/D；D-孔径(瞳孔或小孔的直径)；

f-焦距；-弥散圆直径；L-物距

经过换算我们可以得到：

关于最小弥散圆直径我们再做个推导：我们把视力1.0界定为正常，是1’视角。

简化眼模式图

根据简化眼模拟图参数，焦距为17.05mm，换算焦点处的弥散圆直径(约等于其正切值)：

得到δ=0.005mm

物距L，设为观察2m的物体距离，即L=2000mm

则：

由此可知：

当D=4mm时，ΔL2=0.34m

当D=3mm时，ΔL2 =0.48m

当D=2mm时，ΔL2=0.82m

当D=1mm时，ΔL2 =2.78m

也就是当瞳孔直径为4mm时，注视2米外的物体，后景深为0.34米，而配戴直径1mm的小孔眼镜后，后景深提高为2.78米，换句话说，一个近视的人，在2米处可以看清的物体，戴上小孔之后可以移到接近5米的距离也能看清。

这就是小孔可以提高裸眼视力的视光学基础。

公式适用的一些范围

1. (观察距离x 0.005)的乘积要小于(17.05x孔径)的值，也就是说物距L不可以任意远，比如孔径如果为1mm，注视距离不可以超过3.5米。

2. 孔径D并非可以任意小，因为当孔径小到一定程度会发生衍射现象，就不再具备提升视力的效果，而且，太小的孔径通光量很低，可识别度会很差。

3. 人眼节点到后焦点的距离17.05mm是调节放松时的简化焦距，在注视近距离物体诱发调节时，这个数值会有改变，所以物距L要在测试眼的“远点”外，也就是一定要近视的眼睛才可能符合这个算法。

为了验证这个推算是否成立，我从网上购买了一副小孔眼镜，孔径约1mm：

根据推算，1500mm的物距L(1.5米的注视距离)，后景深为1.16m。

我找了两位近视的同事站在1.5米处看视力表，裸眼注视能勉强识别的最小视标，然后戴上小孔镜后，会感觉到视标清晰，然后后退到和之前接近清晰度的位置，测量距离分别为2.70和2.72米，与理论推算值(1.50+1.16=2.66米)非常接近。

作者有话说

了解以上信息，我们就可以理解配戴小孔眼镜或者眯眼睛可以让近视眼视力得到提升的原因，但如果继续思考下去，这个“后景深”对应着像空间的“后焦深”，是否就是“近视性离焦”？

如果多孔设计的眼镜在欠矫情况下形成的后焦深是否可以达到中心视力的清晰与全视网膜的近视离焦的平衡？那对近视的进展又有什么样的影响？

欢迎各位同行积极思考，我在评论区等待大家！

感谢爱博诺德技术总监、普诺瞳角膜塑形镜首席设计师、光学工程博士王曌老师的专业指导！