为了更好地理解直接检眼镜的检查原理，先对传统的梅氏检眼镜作一介绍。梅氏检眼镜是一种较典型的直接检眼镜 、灯源采用直流2.5V、0.75W灯泡。聚光镜一般为平凸形，为减少像散，平的一面朝向灯泡，通常采用屈光度为200D、即焦距5mm的透镜。灯泡的灯丝应位于聚光镜的焦面上，以使光线在通过聚光镜后形成平行光。光阑的直径1mm。梅氏棱镜作用是使光线会聚和转向，其折射面为半径为5mm的球面，因此屈光度值为100D。如果光阑置于物方焦点上，则出射的是平行光；若光阑位于焦点内，则出射的是发散光，反之，则出射会聚光。光源发出的平行光会聚于棱镜的像方焦点，此点正好在棱镜斜面上，或者在斜面的附近处。它是典型的柯拉照明。
补偿透镜的作用为补偿被检眼和观察眼的屈光不正，使观察清晰。旋转补偿盘可选择合适的补偿片，从+20D起，经过0D直至-25D。补偿盘可绕轴旋转，调焦沟的作用为移动灯泡和光阑，以保证被检眼为屈光不正时，也能将光阑清晰地成像在眼底。如被检眼为远视，光阑应远离棱镜；如被检眼为近视，光阑应移近棱镜。
（一）直接检眼镜的基本原理和结构
光学上，直接检眼镜包括两部分，照明系统和观察系统。照明系统包括灯泡、聚光透镜和反射镜。灯泡通常预先确定好中心位置，以保证灯丝像恰好位于反射镜前面，一些检眼镜灯泡里充满了卤素气体，使灯丝可达到较高温度，以增加光亮度。各种检眼镜所用的反射镜也是不同的，一些用小的金属平板，而另一些则用棱镜或平面镜。
光阑和滤光片一般位于聚光透镜和投射透镜之间。光阑可控制投射在视网膜上的照明光斑大小。一些早期的检眼镜在照明系统中插入一绿色滤光片，有时也称它为无赤光滤光片。由于该滤光片能去除照明光束的长波光线，因此在显示眼底时可产生两种效果：首先，它增加了视网膜血管和背景的对比度；其次，它有利于检查者鉴别是视网膜损害，或是脉络膜损害。视网膜损害显示为黑色，而脉络膜损害则显示为棕灰色，这种差异是由于视网膜组织的短波光散射所致，这种现象的出现也可由发射大量短波长光线的检眼镜光源所产生。实际上，现代检眼镜一般均应用钨丝灯泡作光源，这种光源比之早期的检眼镜光源来说具有许多优点，但缺点是该光源发射的短波长光线极少，如果将无赤光滤片置于这种检眼镜的照明系统内，就将吸收大量的入射光线，从而使被检眼底的亮度大为降低。为克服这些问题，制造厂家已精心设计了一些滤光片，使得相当量的长波光线能够通过，但这些措施仅稍增加视网膜血管和背景的对比度，对于鉴别是视网膜损害、或是脉络损害却是更为困难了。
现代检眼镜的观察系统包含窥孔和聚焦（补偿）系统。聚焦（补偿）系统是用于补偿或中和检查者和被检者两者结合的屈光不正，以获得对被检者眼底的清晰观察。这个系统是一个包含了一些具有不同屈光透镜的补偿镜片转盘，其中的某一屈光力镜片恰位于窥孔前，检查者通过指轮来改变窥孔前面的透镜，大多数检眼镜将各聚焦（补偿）透镜沿着转盘的边缘安装，也有检眼镜将这些透镜安装在链上；后者可使更多的透镜被装上检眼镜，从而获得较大的聚焦（补偿）范围，同时相邻透镜间的屈光度间距也较小。除了上述链式或轮式聚焦透镜转盘外，大部分检眼镜还附加上较高屈光度的正、负透镜，与链式或轮式转盘结合后，就使聚焦（补偿）的范围更为扩大。
一般检眼镜的窥孔直径为3mm，其观察系统光路轴线固定在稍偏于照明光路轴线的一侧，这种设计排除了观察视野一侧的角膜反光，如无这种设计，检眼镜灯泡通过角膜这个“凸面镜”而形成的检眼镜灯泡像（角膜反光）就可能落在观察视野的中央，恰好阻挡检查者观察患者眼底，这种反光的强度和位置由下列参数所决定：
1、照明光路和观察光路之间的夹角尽管照明和观察光路之间角度的增大使得角膜反光偏移，但它也同时减少了照明系统和观察系统两者重合在视网膜上的光量，基于以上原因，这个角度一般是很小的。
2、检查者与被检查者之间的距离照明光路和观察光路在角膜上的实际间距也取决于检查者与被检查者之间的距离。检查者离被检查者越近，角膜反光偏离观察光路越远，这种情形在检查者实际操作时很容易得到证实，检查者如想从一定的距离开始观察黄斑，例如从10㎝距离开始，然后逐渐移近被检者，就可以看见角膜反光逐渐地偏离观察视野的中央，从而使得黄斑容易被检查。
3、照明系统光阑的大小角膜反光的强度还取决于照明系统光阑的位置和大小，光阑越大，照明光束落在角膜上的横截面积也就越大，从角膜反射回观察系统的反光量也越多。这个因素的重要性显然还未被某些检眼镜设计者所认识，因为这些设计者还未能提供一个小到足以方便检查黄斑的光阑。照明系统孔径光阑大小所决定的照明光束在角膜上的断面大小如图5-5所示。
4、窥孔直径的大小角膜反光大约形成在角膜后4～5㎜处，由于检查者看到的这个像是相当离焦的，其朦像的大小将取决于窥孔的直径，当窥孔变小，角膜反光的朦像也随之变小，不过，小窥孔也减少了观察所需的光量，因此，现代检眼镜的窥孔直径一般保持在3～4㎜。
另一种方法是通过对照明系统和观察系统的正交偏振来除去角膜反光。因为来自角膜的镜面反射包含了各向的偏振光，而来自眼底的弥散反光并不如此。于是对照明系统和观察系统的正交偏振就有选择性地除去了角膜反光，但这种技术也有两个缺点：①当光线通过起偏器和检偏器时，大量的光能损失了；②血管的反光也是镜面反射，因此也损失了。但这些对于估计视网膜血管情况是很有价值的。
（二）观察视场和照明视场的一致性
理想的检眼镜设计应是检眼镜的照明视场和观察视场的大小相等。照明视场大于观察视场会导致不必要的光量进入眼内，这些额外的光量使瞳孔变小，致使观察视场变小，除此之外，较大的照明视场还引起较强的角膜反光，两者都使得眼底检查变得困难。
对于一种典型的现代检眼镜和一个瞳孔为3㎜的患者来说，观察光路的角视场一般为12°，因此，位于观察系统之内的孔径光阑也应做到与照明视场等值。当检眼镜用于观察瞳孔已散大到6㎜、观察视场接近于20°的患者眼底时，显然应该有另一个可使照明视场达到20°的较大孔径光阑，如前已提到的，检眼镜还应有一个适合于观察黄斑的小光阑。因此较为理想的直接检眼镜至少应有3个孔径光阑：一个小的观察黄斑，一个中等大的通过正常瞳孔观察眼底，再有一个大的观察已扩瞳的眼底。
大多数直接检眼镜的聚焦（补偿）透镜离开角膜大约2～3㎝，在高度近视时，这距离产生了较大的放大率，克服这个问题的方法，可以让患者戴上自己的矫正眼镜，这是因为矫正眼镜离角膜比检眼镜的聚焦透镜离角膜近。