文 汪山獻(xiàn)松 陳國(guó)貴

老花鏡片的設(shè)計(jì)原理及運(yùn)用

文 汪山獻(xiàn)松 陳國(guó)貴

據(jù)我國(guó)第5次全國(guó)人口普查數(shù)據(jù)顯示（2000年），40歲以上的人口為53160萬(wàn)人，占總?cè)丝诘?0.70%；與第4次全國(guó)人口普查相比,60歲及以上人口的比重上升了0.76個(gè)百分點(diǎn)，中國(guó)的中老齡人口逐年增加。一旦跨入老年，很多人都不可避免地出現(xiàn)“遠(yuǎn)影清晰可辨，書(shū)報(bào)卻昏花一片”的現(xiàn)象?！袄涎刍杌ā辈⒉皇峭蝗话l(fā)生的，從40歲以后，隨著年齡增長(zhǎng)，晶狀體的可逆性逐漸降低并趨向硬化，睫狀肌變薄，調(diào)節(jié)功能減弱?？唇幬矬w的清晰度愈來(lái)愈低，近點(diǎn)逐漸遠(yuǎn)移，超過(guò)了人們的習(xí)慣學(xué)習(xí)工作距離時(shí)，就會(huì)感到嚴(yán)重看近不清，再后來(lái)，東西放遠(yuǎn)也看不清了，這時(shí)就會(huì)說(shuō)眼睛老了，稱(chēng)為“老花眼”。

老花眼的形成

人的眼睛像是一部自動(dòng)調(diào)節(jié)的照相機(jī)，主要起調(diào)節(jié)作用的是晶狀體和睫狀肌?？唇鼤r(shí)睫狀肌收縮，晶狀體懸韌帶放松，晶狀體就變膨，屈光力減少，由于這種調(diào)節(jié)的作用，物像看遠(yuǎn)看近都會(huì)清楚。隨著年齡的增長(zhǎng)，眼睛的調(diào)節(jié)能力變?nèi)?。人?0歲以后，隨著眼部晶狀體逐漸纖維硬化，睫狀肌逐漸麻痹，人眼無(wú)法有效調(diào)節(jié)眼球的形狀(軸向變化)，只能通過(guò)調(diào)節(jié)眼睛與所視物體的距離才能看清楚，看近處的物體時(shí)必須移遠(yuǎn)，這時(shí)眼睛的屈光狀態(tài)就稱(chēng)為老視眼。當(dāng)眼睛的調(diào)節(jié)能力基本消失的時(shí)候，老視眼要想在原來(lái)習(xí)慣的距離(33cm)上使用視力就必須配戴老視鏡進(jìn)行視力補(bǔ)充，才能看近清晰。而且隨著年齡增長(zhǎng)，老花眼鏡度數(shù)必然相應(yīng)地增加。從圖1中不難看出，人們大約是在40歲進(jìn)入老花的，此時(shí)老花度數(shù)大約在75度左右；每增加5歲，老花的度數(shù)增加約25度，這是老花發(fā)展的一個(gè)緩慢時(shí)期；當(dāng)進(jìn)入下一個(gè)5年，老花進(jìn)入快速發(fā)展期，往往會(huì)從100度增加到200度；在以后的歲月中，老花度數(shù)的增加逐漸變慢，60歲以后老花度數(shù)每年增加5度左右。

老花的出現(xiàn)除了年齡因素以外, 還有其他的影響因素。既往有遠(yuǎn)視的易較早出現(xiàn)老花，既往有近視的老花可能較晚出現(xiàn)；配戴框架遠(yuǎn)視矯正鏡的人發(fā)生老花比配戴框架近視矯正鏡的人早，這是因?yàn)榭蚣苎坨R頂點(diǎn)距離影響了調(diào)節(jié)效果，如果配戴隱形眼鏡，兩者之間沒(méi)有差異；近距用眼多的人出現(xiàn)老花較早，遠(yuǎn)距用眼多的人出現(xiàn)老花遲；個(gè)子較高的人因手臂較長(zhǎng)，閱讀距離較遠(yuǎn)，因而出現(xiàn)老花較晚，需要附加度數(shù)少些；生活在赤道的人發(fā)生老花偏早，這可能與氣溫對(duì)晶狀體的影響有關(guān)；長(zhǎng)期使用胰島素、鎮(zhèn)痛藥、抗風(fēng)濕藥、利尿藥物等也能使老花提早，因?yàn)檫@些藥物能影響睫狀肌。

老花眼的矯正

研究表明，老花眼很難通過(guò)藥物或手術(shù)治療，平時(shí)應(yīng)注意盡量避免強(qiáng)光刺激，佩戴合適的老花鏡，以延緩老花的程度。老花眼的矯正，一般采用手執(zhí)放大鏡和直接戴矯正眼鏡。手執(zhí)放大鏡給生活帶來(lái)不便，而且放大鏡的度數(shù)相對(duì)較高。目前的矯正眼鏡大多都是樹(shù)脂材料，抗沖擊性能較好，在品種選擇上有單光鏡片、雙光鏡片、三光鏡片和漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片。

圖1 正常人年齡和老花度數(shù)的關(guān)系

單光老花鏡

單光鏡是具有一個(gè)光焦度的凸透鏡，是以一定值為半徑球體的一部分，也是以曲率半徑作為圓的一部分?？傮w而言，單光老花鏡片在空間結(jié)構(gòu)上是一單一半徑球體的一部分。當(dāng)鏡片矯正時(shí)，其使用距離設(shè)定為33cm，這是健康的閱讀距離，因此無(wú)法解決中、遠(yuǎn)距離的視力矯正問(wèn)題。雖然單光老花鏡片可以通過(guò)調(diào)節(jié)，在物空間中獲得一定清晰的深徑覺(jué)，但中、遠(yuǎn)距離物空間范圍內(nèi)無(wú)法獲得清晰的視覺(jué)。單光老花鏡是一種有效的老視近用矯正鏡，但并非最理想的老花矯正眼鏡。但因其價(jià)格低廉、能立即適應(yīng)、沒(méi)有相變區(qū)等優(yōu)點(diǎn)，仍是老花患者的首選產(chǎn)品。

雙光老花鏡

老花患者佩戴單光老花鏡片看近距離可以獲得清晰的視野，看中遠(yuǎn)距離的視野將會(huì)模糊，只好將眼鏡拿開(kāi)。如果需要頻繁使用近距離和遠(yuǎn)距離切換，佩戴者就必須不斷重復(fù)佩戴和取下這兩個(gè)動(dòng)作。雙光鏡片就是一款可以自動(dòng)切換近距離和遠(yuǎn)距離的鏡片，由遠(yuǎn)視和近視兩個(gè)不同的屈光度構(gòu)成。雙光老花鏡的結(jié)構(gòu)是由視遠(yuǎn)球面的一部分和視近球面的一部分水平方向?qū)佣?。從鏡片的矢狀剖面看，雙光老花鏡片是由兩個(gè)半徑不同的圓的一部分弧連接成一條光滑但不太規(guī)則的曲線。雙光鏡片是以上部和下部?jī)蓚€(gè)用途作為起點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)的。上部是遠(yuǎn)用，以無(wú)限遠(yuǎn)作為參照物進(jìn)行設(shè)計(jì)，也就是矯正遠(yuǎn)視力。下部用來(lái)看近，一般是以33cm作為參照距離進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，佩戴雙光老花鏡，獲得較為滿意的近用度數(shù)的同時(shí)，還可以獲得清晰的遠(yuǎn)用視野。

但是，雙光鏡在設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮中距離的問(wèn)題，因此不能解決遠(yuǎn)與近之間的中距離視力矯正問(wèn)題。當(dāng)人們由看遠(yuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榭唇鼤r(shí)，佩戴者的視線必須經(jīng)過(guò)鏡片上遠(yuǎn)用與近用的共同邊界，完成鏡度的跨越。這種鏡度的跨越表現(xiàn)為沿邊界線的部分視野缺損。人們將這種視野缺損造成的部分像丟失和像斷裂現(xiàn)象叫做像跳。像跳會(huì)造成成像的連續(xù)性和完美性的破壞，這正是雙光鏡的不足之處。

三光老花鏡

為了解決雙光老花鏡沒(méi)有中距離視力矯正的問(wèn)題，人們又設(shè)計(jì)了三光老花鏡。三光老花鏡是遠(yuǎn)、中、近三個(gè)光焦度的凸透鏡，是由視遠(yuǎn)、中、近距離的三個(gè)視球的各一部分，自上而下依次對(duì)接而成，從而構(gòu)成遠(yuǎn)、中、近距離的矯正鏡度體系。從鏡片的矢狀剖面看，三光老花鏡是由三個(gè)半徑不同的圓的各一部分弧連接而成。連接成的這條曲線較平滑，但有兩個(gè)折點(diǎn)。三光老花鏡設(shè)計(jì)中，較恰當(dāng)?shù)亟鉀Q了遠(yuǎn)距離、中距離和近距離的視力矯正問(wèn)題。但是三光老花鏡片也無(wú)法克服鏡度的跨越問(wèn)題，并由雙光鏡片一個(gè)鏡度的跨越變成了三光老花鏡片的兩個(gè)鏡度的跨越，但像跳問(wèn)題仍然存在。

漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片

漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片是一款專(zhuān)為老視人群設(shè)計(jì)的鏡片。采用遠(yuǎn)用、中和近用距離一系列連續(xù)的、不間斷水平平滑曲線鏈接，沿著子午線鏡片的曲率從鏡片上部到底部連續(xù)增加，既解決了遠(yuǎn)、中、近不同距離的視力校正，又消除了像跳。漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片外觀和單光鏡片一樣，鏡片表面沒(méi)有分界線，消除了佩戴者對(duì)外觀的反感。在老花初期，使用單光和雙光鏡片，通過(guò)自身的調(diào)節(jié)和用眼姿勢(shì)的調(diào)整，可以獲得較為清晰的中距離視力，但是當(dāng)老花加深時(shí)，不能連續(xù)通過(guò)調(diào)節(jié)來(lái)補(bǔ)償喪失的中距離視力，中距離的視覺(jué)效果將大為降低，而漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片可以通過(guò)漸變區(qū)域來(lái)獲得清晰和舒適的中距離視覺(jué)效果。漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片的子午線上的每一點(diǎn)，屈光度正好符合眼睛的聚焦距離，眼睛調(diào)節(jié)不需要變化，調(diào)節(jié)需求基本上和老視發(fā)生前的狀態(tài)一致。然而，漸進(jìn)也有自己的缺陷，如中、近距離視野相對(duì)狹小，中距離漸變走廊和近用區(qū)的周邊存在不期望的散光區(qū)(變形區(qū))。為了適應(yīng)上面兩個(gè)缺點(diǎn)，佩戴者需要改變用眼習(xí)慣來(lái)增加其適應(yīng)期。

上海偉星智能老花鏡

當(dāng)前中國(guó)老花人群大約在6億左右，其中1～2億左右為淺度老花(老花度數(shù)在75度以下)，4～5億左右為中高度老花(老花度數(shù)在75度以上)。在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，老花人群佩戴漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片已經(jīng)十分普遍，然而，動(dòng)輒上千元或者幾千元的價(jià)格讓眾多的中國(guó)消費(fèi)者望而卻步。提供一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且功能強(qiáng)大的漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片服務(wù)中國(guó)的老花人群是中國(guó)鏡片加工企業(yè)的責(zé)任。上海偉星光學(xué)有限公司以服務(wù)大眾為己任，于2010年推出兩款新型實(shí)用的漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片——智能老花鏡片(淺度老花)和三友老花鏡片(中高度老花)。

智能老花鏡采用先進(jìn)的時(shí)尚簡(jiǎn)約設(shè)計(jì)理念，同時(shí)將配鏡中心設(shè)計(jì)在鏡片的幾何中心并且不考慮偏心設(shè)計(jì)，僅檢測(cè)近用測(cè)度點(diǎn)不需要考慮遠(yuǎn)用測(cè)度點(diǎn)，相比傳統(tǒng)漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片，無(wú)論加工還是驗(yàn)配都得到了一定的簡(jiǎn)化。該鏡片實(shí)用通道范圍從幾何中心上16mm開(kāi)始到幾何中心下8mm處結(jié)束，整體加光達(dá)到0.8D～1.0D，而兩側(cè)最大像散低于0.5D，再加上采用全表面的非球面化軟性設(shè)計(jì)，人眼幾乎可以忽略盲區(qū)的存在，消費(fèi)者幾乎不需要時(shí)間去適應(yīng)。圖2為上海偉星智能老花鏡片0.25D散屈光輪廓等高線圖。從圖2(a)球光分布圖來(lái)看，整個(gè)下光區(qū)度數(shù)變化很小，并且有很大的面積，這樣眼鏡的視近區(qū)面積非常寬大，比傳統(tǒng)的漸進(jìn)片及雙光鏡都要大得多，因此看近時(shí)的視野及舒適度都比傳統(tǒng)的漸進(jìn)片及雙光鏡要好得多。從圖2(b)柱狀圖來(lái)看，由于采用0.25D散屈光輪廓等高線圖，可以看到只有鏡片的邊緣有一些較高的散光，這些部分會(huì)在加工的過(guò)程中去掉，不會(huì)影響佩戴，鏡片的變形區(qū)或者說(shuō)散光區(qū)最大散光也沒(méi)有超過(guò)0.3D，這種低散光的設(shè)計(jì)在同類(lèi)產(chǎn)品處于領(lǐng)先地位，必將給佩戴者帶來(lái)更加舒適的享受。

普通的漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片或者室內(nèi)專(zhuān)用的電腦辦公用漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片雖然能夠解決看遠(yuǎn)看近兩鏡合一的問(wèn)題，但由于兩側(cè)盲區(qū)的存在，舒適性依然不佳；同時(shí)下光區(qū)太小，閱讀也不方便。這是傳統(tǒng)老花漸進(jìn)片的致命缺點(diǎn)。據(jù)研究報(bào)告指出，由于驗(yàn)配錯(cuò)誤導(dǎo)致的投訴占漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片總投訴的一半，所以驗(yàn)配以及加工上的難度也在阻礙此類(lèi)鏡片的普及化推廣。上海偉星智能老花鏡片采用單光化的驗(yàn)配方法，將漸進(jìn)鏡的專(zhuān)業(yè)驗(yàn)配簡(jiǎn)化為單光鏡的簡(jiǎn)單模式，使每個(gè)眼鏡店都能方便地配鏡。從圖2中不難看出，智能老花鏡片的裝配中心就是樹(shù)脂鏡片的幾何中心，和單光鏡片完全相同。在裝備的過(guò)程中，只要注意到鏡片的上下順序就可以了。驗(yàn)光過(guò)程也十分簡(jiǎn)單，只要測(cè)量光學(xué)中心下方8mm處的近用測(cè)度點(diǎn)就可以，只要佩戴者所用度數(shù)和近用測(cè)度點(diǎn)光度相同就可以佩戴，不用考慮遠(yuǎn)用度數(shù)。由于這種眼鏡片在室內(nèi)打麻將、打撲克時(shí)特別適合，又被稱(chēng)為麻將鏡。戴上這種老花鏡，既能看清自己的牌，也能看清桌上的牌，長(zhǎng)時(shí)間戴鏡也不吃力，因此深受老年人的喜愛(ài)。

上海偉星三友老花鏡

上海偉星光學(xué)的另一款漸近多焦鏡——三友老花鏡，是一款專(zhuān)門(mén)為多用途的老花人群設(shè)計(jì)的。該鏡的特點(diǎn)是上光區(qū)采用平光設(shè)計(jì)，下光區(qū)的度數(shù)范圍為1.00、1.25、1.50、1.75、2.00。三友老花鏡充分考慮到亞洲人臉頰較小的特點(diǎn)，其漸進(jìn)通道長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為10mm，下光區(qū)的測(cè)度點(diǎn)在鏡片中心下方11mm處，最小裝配高度為13mm。同時(shí)根據(jù)亞洲人眼球生理特點(diǎn)設(shè)計(jì)相應(yīng)的內(nèi)偏量，其大小為1.5mm。裝配過(guò)程也進(jìn)行了簡(jiǎn)化，只需要測(cè)試鏡片的下光區(qū)度數(shù)就可以進(jìn)行裝配，其配鏡中心在鏡片中心的正上方2mm處，左右眼需要單獨(dú)驗(yàn)配。針對(duì)不同的群體，上海偉星光學(xué)有限公司正在策劃推出偉星三友老花鏡片的成鏡系列，消費(fèi)者可以根據(jù)自己的試戴舒適度感受直接選擇眼鏡，省去驗(yàn)配環(huán)節(jié)。圖3為上海偉星三友老花鏡片0.25D散屈光輪廓等高線圖，從圖3(a)球光分布圖來(lái)看，整個(gè)上光區(qū)度數(shù)變化很小，并且占到半個(gè)鏡片的面積，這樣的設(shè)計(jì)可以保證佩戴者看遠(yuǎn)的視野較為寬闊，可以很好地解決老花佩戴者的視遠(yuǎn)適應(yīng)問(wèn)題。從圖3(b)柱狀圖的散屈光輪廓等高線圖，可以看到只有鏡片下光區(qū)的兩側(cè)有一些較高的散光，但這些和100～200度的ADD而言是相對(duì)較小的，不會(huì)影響佩戴，這種低散光的設(shè)計(jì)在同類(lèi)產(chǎn)品中處于領(lǐng)先地位，將給佩戴者帶來(lái)更加舒適的享受。戴上這樣一副老花鏡，完全可以同時(shí)看清從遠(yuǎn)到近的所有物體。由于上光區(qū)采用寬大的平光設(shè)計(jì)，視遠(yuǎn)極為舒適，所以這是一種可以戴著走路、開(kāi)車(chē)、購(gòu)物、閱讀的老花鏡，戴鏡者可以免去傳統(tǒng)老花鏡需要經(jīng)常戴上、摘下的動(dòng)作，使用極為方便。這是對(duì)傳統(tǒng)老花鏡的顛覆與創(chuàng)新。

圖2 上海偉星光學(xué)智能老花鏡片0.25D散屈光輪廓等高線圖

圖3 上海偉星光學(xué)三友老花鏡0.25D散屈光輪廓等高線圖

作者介紹

汪山獻(xiàn)松，男，1978年11月出生于安徽。2008年1月畢業(yè)于東華大學(xué)材料學(xué)院，取得博士學(xué)位。同年進(jìn)入上海偉星光學(xué)有限公司主持研發(fā)部工作。主要從事中、高折射率樹(shù)脂材料的制備研究以及中、高折射率樹(shù)脂鏡片、抗疲勞樹(shù)脂鏡片和漸進(jìn)片的工藝開(kāi)發(fā)。

陳國(guó)貴，男，1959年6月生，浙江大學(xué)碩士學(xué)歷，高級(jí)工程師?，F(xiàn)任偉星集團(tuán)總工程師，主要從事新產(chǎn)品研發(fā)與規(guī)劃。