新型渐进多焦点镜片的设计

文 汪山献松 陈国贵

新型渐进多焦点镜片的设计

文 汪山献松 陈国贵

本文重点对渐进多焦点镜片的光学设计进行定量分析。通过对渐进多焦点镜片的非散光区面积的大小，通道的宽度和面积，上、下光区面积和上光区的视角的对比，建立起一套评价渐进多焦点镜片设计的方法，为镜片设计者提供参考模式和评价标准，以此更好地满足消费者在眼镜方面的需求。基于这种评价方法，上海伟星光学有限公司设计了一种新型的渐进多焦点镜片，可以提高渐进多焦点镜片在佩戴过程中的舒适性和适应性。

1 引言

渐进多焦点镜片的整体设计原理大同小异，只在非散光区面积的大小，通道的宽度和面积，上、下光区面积和上光区的视角等有所不同。渐进多焦点镜片设计的精髓就在于对“小异”的控制。然而，对于大多数生产渐进多焦点镜片的厂家和大众消费者只能通过佩戴体会渐进多焦点镜片的性能，国内尚缺乏渐近多焦点镜片各参数的定量评价标准。然而，在国外，Sheedy JE, Buri M, Bailey IL在1987年就通过渐进多焦点镜片的球光等高图和散光等高图对渐进多焦点镜片进行过评价。2004和2006年，James E. Sheedy, O.D., Ph.D.两次采用Rotlex Class Plus lens分析法对12种不同的渐进多焦点镜片设计进行各种参数的综合对比。James E. Sheedy比较全面地介绍了12种不同的渐进多焦点镜片非散光区散光的大小、通道的宽度和面积、下光区的大小和面积的占比，但是并没有给出这些参数与渐进多焦点镜片在佩戴过程中舒适性和适应性的关系。

本文着重通过对渐进多焦点镜片非散光区面积的大小、通道的宽度和面积、上、下光区面积和上光区的视角的对比，建立一套评价渐进多焦点镜片设计的方法，为业内镜片设计者提供参考，更好地满足消费者在眼镜方面的需求。基于这种评价方法，上海伟星光学有限公司设计了一种新型的渐进多焦点镜片，可以在更大程度上提高佩戴者的舒适性和适应性。

2 方法

所有镜片均采用上平，下加光为+2.00D，镜片直径为7.0cm。所有测量均按照生产厂家打印的标记来测量，以消除实验室测量的公差。非散光区面积，通道的宽度和面积，上、下光区面积和上光区的视角均通过同一个标准来计算。

具体分析如下，首先测量出渐进多焦点镜片球光等高图和散光等高图，如图1、2所示。图1是日本尼康渐进多焦点镜片的散光等高图，上光区为平光，下光区为+2.00D；图2是该镜片的球光等高图。通过图1可以得到该款镜片散光低于0.50D的区域和其他高散区域的信息。非散光区面积是指散光低于0.50D的面积，其计算方法是沿着0.50D的散光线将散光等高图剪开，然后通过称量法计算出散光低于0.50D的区域在整个镜片中的占比，通过占比和整体面积的乘积得出该面积的大小。图2中给出了该款渐进多焦点镜片的球光分布情况。

图1 镜片的散光等高图

图2 镜片的球光等高图

将图1和图2叠加，得到图3。以球光低于0.50D、散光低于0.50D作为上光区，就可以清晰地画出上光区的整体范围，从而求出上光区的整体面积和夹角范围。以球光高于1.50D、散光低于0.50D作为下光区，就可以求出下光区的整体面积。以球光在0.50D和1.50D之间、散光低于0.50D作为通道，可以得到通道的面积和宽度。

图3 镜片散光和球光等高图的叠加图

3 分析结果

为了检验渐进多焦点镜片的评价体系，我们选择了两款渐进多焦点镜片中典型的软性设计和硬性设计进行对比分析。图4是软性设计球光和散光轮廓等高线图。前文已经介绍过，软性设计的上光区较小，并有两端上翘现象，也就是上光区的视角较窄，但是其通道和下光区较宽，镜片上半部分视远区的视力清晰度稍差些，使用视近区时眼睛需要更往下些才能到达较小的视近区域。图5是硬性设计球光和散光轮廓等高线图。硬性设计具有较大的上光区面积，同时上光区两边没有上翘现象，这样，佩戴者有很宽的远用视角。硬性设计的优点是将变形散光集中在特定的区域，有较大且更稳定的视远区域，其通道变窄和短。但其缺点是变形散光柱屈光度数增加太快、密度太集中。

图4 渐进多焦点镜片典型的软性设计球光和散光轮廓等高线图

图5 渐进多焦点镜片典型的硬性设计球光和散光轮廓等高线图

按照我们提出的渐进多焦点镜片的评价方法，将图4和图5的轮廓等高线图转变为线性等高图，随后再将其球光图和散光图叠加，就可以计算出非散光区面积，通道的宽度和面积，上、下光区的面积和上光区视角（镜片直径均为7.0cm，镜片的表面面积为38.47cm2）。结果如表1所示。

表1 两种不同设计的渐进多焦点镜片各参数的定量对比

从表1中可以看出，两种设计的非散光区面积比较接近。当前大部分渐进多焦点镜片的非散光区面积差别均不大，非散光区面积和镜片的总面积的比值都在56%左右。不同之处体现在通道的宽度和面积，上、下光区面积和上光区视角的设计。没有任何一种渐进多焦点设计可以适合所有人。渐进多焦点的设计不能用优劣来定义，渐进多焦点的设计各有所长，只能通过对通道的宽度和面积，上、下光区面积和上光区视角的调整，设计出一款最适合自己的渐进多焦点镜片。不同佩戴者，对镜片的要求也不尽相同。如果ADD是+1.50D，大多数渐进多焦点镜片的设计都可以满足配戴者的需求，最好选择通道较宽和通道面积大的镜片，尤其适合初次佩戴者，这样可以更快地适应。如果ADD在+1.50D和+3.50D之间，就要看佩戴者具体的情况了。如果佩戴者对远用区使用较多，具有佩戴经历，建议选择上光区面积和上光区视角较大的渐进多焦点镜片，反之还是佩戴通道宽度和面积较大的镜片比较好。如果ADD在+3.50D以上的，一般都建议佩戴上光区面积和上光区视角较大的渐进多焦点镜片。本渐进多焦点镜片的评价体系着重渐进多焦点镜片的定量分析，只能为选择渐近多焦点设计提供一种参考，实际的佩戴选择还需要根据佩戴者自身的习惯和眼镜调节能力以及佩戴者的职业等实际情况而定。

为了使初次佩戴者能尽快适应，在较低的ADD加光时，一般是选择通道较宽和通道面积大的渐进多焦点设计。然而，通过大量的市场调查发现，即便如此，仍然有很大一部分佩戴者难以适应，特别是当他们左右旁观时。因此，提高软性设计的上光区面积和视角是一个亟待解决的问题。上海伟星光学有限公司在原有的渐进多焦点软性设计的基础上提出了一种新型设计——超软型渐进多焦点设计。其设计理念是在软性设计的基础上提高上光区面积和视角，而由此带来的散光区的集中和通道的变窄变短则通过对盲区的散光铺展来解决。该设计使得通道的宽度与面积和上、下光区的面积以及上光区视角都得以提高，如图6所示。当然，缺点是上光区的散光整体提高。但对于佩戴者中占多数的老年佩戴者来说，他们对于散光的敏感度其实很低。试戴结果表明，在佩戴普通渐进多焦点失败的100个案例中，有86个案例在佩戴该新型超软设计镜片后获得成功。可见，上海伟星光学有限公司的超软型渐进多焦点设计在镜片的适应性和舒适性上得到很大的提高。

图6 上海伟星光学有限公司的超软性渐进多焦点设计

作者介绍

汪山献松，男，1978年11月出生于安徽。2008年1月毕业于东华大学材料学院，取得博士学位。同年进入上海伟星光学有限公司主持研发部工作。主要从事中、高折射率树脂材料的制备研究以及中、高折射率树脂镜片、抗疲劳树脂镜片和渐进片的工艺开发。

陈国贵，男，1959年6月生，浙江大学硕士学历，高级工程师。现任伟星集团总工程师，主要从事新产品研发与规划。