渐进多焦点镜片的原理和应用(第一讲)

2.1 上半部球性设计和非球性设计
最初的渐变多焦点镜片，其上半部分与经典的单光镜片一样均为球性前表面。1974年，Varilux介绍了一种设计方法，称为非球性设计，即在镜片上半部视远区的周边保留少量散光，这样，可将周边散光扩散至外周较大的区域，以减少变形散光密度。后来发现，人眼能耐受视远区的少量而稀疏的周边变形散光，这种镜片设计就是非球性上半部设计。(见图4，图5)。
图4 上半部为球性，同心圆线条代表变形散光密度的区域
图5 上半部为非球面设
双光镜片的设计特征为，视近区域与其他部分有明显界限，视近区域的位置一目了然，而配戴渐变多焦点镜片，变形区散光柱镜屈光力的改变或增加会很突然。 例如， 散光柱镜有可能快速地从零增加至0.50D， 又快速变化至1.00D，然后更快速变化至1.50D，而此时变化的距离可能仅相隔几个毫米，此设计特征就属于硬性设计，如图6。
图2 渐变多焦点镜片结构示意图
图3 渐变多焦点镜片的表面分区
渐变多焦点镜片的一些主要特征和参数是相互关联、相互影响的，包括①视远区和视近区的面积大小，②像差的类型和密度，③渐变槽的长度和视觉可用宽度。不同设计的镜片具有不同的特点，但是高品质像区域(使用区域)和像差区域(避开区域)之间必定存在一定程度的妥协和折衷处理方案。
1 渐变多焦点镜片基本原理和概念
渐变多焦点镜片的主要特征是：在镜片上方固定的视远区和镜片下方固定的视近区之间有一段屈光力连续变化的过渡区域，该镜片区域即称为渐变区。在该区域，通过镜片曲率半径的逐渐变小而达到镜片屈光力（度数）的逐渐增加，如图2所示。
从图3可以看出，渐变多焦点镜片为单片镜，上方的视远区和下方的视近区屈光力固定，基本无明显像差存在，渐变区域连接了上下两部分。渐变区渐增加屈光力至视近部份，由于它们之间从外观和结构上均无明显分界线，因此也就不存在双光镜所具有的“跳跃”现象。域的中间部分称为“渐变槽（通道）”，为视觉的可用部分，渐变槽从视远部份逐
软性设计的优点是：适应的时间比较短，看周边物体时变形比较少，头转动时，物体“游离”现象比较少。软性设计的视近区域比较小，允许像差分布在较大的区域，甚至可以分布到镜片上半部分，这样变形散光就不那么致密、而成像变形也不那么明显了。软性设计
图8 软性设计
图9 硬性和软性设计特点的比较
图6 硬性设计
硬性设计有其优点，就是将变形散光集中在特定的区域，硬性设计镜片通常有较大且更稳定的视远区域和视近区域，使得视近区域变宽，特别适合于高度数的附加。硬性设计的镜片渐变槽渐变速度快，即度数增加很快，这意味着当配戴者朝下看时，眼球将很快到达完全附加度数区域。
硬性设计的缺点是变形散光柱镜度数增加太快、密度太集中，对于一个极端硬性设计的镜片，这种变形意味着需要更长和更困难的适应时间。通过镜片下半部看出去的直线较其他类型设计镜片更歪（应该注意，所有渐变多焦点镜片或多或少存在这种现象，见图7），镜片的中间部分在水平方向和垂直方向均受到限制。
2 镜片特征性设计
合理的镜片设计是渐变多焦点镜片成功与否的关键，虽然由无数个曲率结合而形成的渐变多焦点为其基本设计基础，但在渐变多焦点镜片的设计中仍存在多种不同设计，主要有：①镜片上半部分屈光度数保持不变，但有些镜片在视远区度数也有变化；②设计较长的渐变区域，使渐变速度变化缓慢的称为“软性设计”，而设计较短的渐变区域，使渐变速度变化较快的则称为“硬性设计”；③在整个附加区域，其基弧均相同的设计被称为“单纯”设计；而随每一附加度数变化而变化的设计被称为“多样”设计；④镜片可任意用于左眼或右眼的被称为“对称设计”，而左右眼镜片不同的设计称为“非对称设计”；
第一部分：渐变多焦点镜片的基本概念和设计特征
1785年，Benjamin Franklin 将自己屈光矫正镜片的一半和老视阅读镜片的一半粘合在一起，以克服视远和视近时不停地轮换戴镜和摘镜的麻烦(见图1)，虽然当时的Franklin镜片并没有成为产品，但此举却开始了老视矫正历史的新纪元，即双光镜发展的历史。
渐变多焦点镜片的原理和应用(第一讲)
随着老龄社会的到来，中老年人的健康问题、尤其是视觉问题，越来越受到人们的重视，而现代中老年人由于自身文化素质的提高、经济的发展，从健康和自我形象上更趋年轻化。而“老视”从字面上就是人生进入中老年的代名词，是无法回避的生理现象。四十岁以后，几乎人人都或早或迟开始步入“老视”的领域，单光阅读镜和双光镜等明显表露“老视”痕迹的镜片被一些形象上和心理上均较年轻的中老年人所拒绝，从而使渐变多焦点镜片一问世就成为时代宠儿和社会时尚。无论是设计，还是验配等方面，渐变多焦点镜片与传统的老视阅读附加和双光镜验配完全不同，它需要更科学和规范的验配技能。因此本园地将连载有关渐变多焦点镜片原理和应用方面的知识和技术特征，以飨正期待开始这方面工作的验配人员。
图7 通过镜片渐变部分注视A直线时，看起来为B曲线效果，这种效果可能无法完全消失，但配戴适应后会被忽略。
软性设计镜片的特点是从视近区至周边的变化比较缓慢（图8），当配戴者眼球水平转动离开视远区域时，多余的散光度数也增加，但增加的速度比较缓慢。配戴者从视远区至视近区的度数过渡比较慢，即渐变槽比较长、比较宽，这也意味着配戴者需要将眼球下转至更下一些才能到达完全附加的区域。
从视远至视近的距离短 从视远至视近的距离长
渐变通道比较窄 渐变通道比较宽
适应时间较长 适应时间短
感觉直线变曲明显 感觉直线变曲较不明显
周边变形散光密度大 周边变形散光密度较稀疏
2.3 单纯设计和多样设计
渐变多焦点镜片初期所采用的设计方法均为单纯设计，即中间过渡槽的屈光力变化形式基本固定，最初的渐变镜设计以此为主，此类设计比较适合老视初始者，当一个人刚刚步入老视年龄期时，所需的阅读附加度数是很低的，这就是说还有一些自身调节力可使用。例如，某人的阅读附加为+1.00D，此时他看中间距离时基本使用自身的调节力就足够，随着阅读附加的增加，自身可用的调节力也随之逐渐减少，中间过渡度数的变化也就需要调整变化，因此就产生了“多样设计”的概念，即对每一不同的阅读附加处方，其中间的过渡度数的变化均不一样。虽然从理论上讲每一阅读附加度数彼此完全不同，但是多样设计镜片系列在随每一度数变化同时又保持其固有的设计特性。
变形散光：变形散光是渐变多焦点镜片很难克服的关键问题，虽然验配得当的渐变区域能给予配戴者清晰的视力，但在渐变槽两侧将产生一定程度的成像变形，其变形程度和变形方向取决于镜片设计的不同和附加度数的深浅，当眼球离开可用渐变槽中心区域越远，像质变形就越明显。
由于视近区为球性设计，所以视近区越宽，其周边诱发出来的散光就越大，相反，视近区域越窄，其诱发性变形散光的问题就越小。诱发性周边变形散光同样随附加度数的变化而改变，近阅读附加度数越大，周边变形问题就越明显。
图1 Benjamin Franklin双光镜
后人在Franklin镜的原理基础上，对双光镜进行了改进和发展，经过一百多年的努力，双光镜片从设计、工艺和材料都日趋成熟，为广大老视者带来了诸多方便。但是，双光镜存在着较多缺
点，主要有：在视远区和视近区之间对中间距离视物不清；在视远区和视近区之间有“跳跃”现象，会造成行动不便；视远区和视近区有明显的可见分界，影响自然外观。由此，渐变多焦点镜片应运而生。
镜片的缺点是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，表1和图9为软性设计和硬性设计的特性比较：
表1 渐变多焦点镜片的硬性设计和软性设计
硬性设计 软性设计
视远区和视近区的面积大、光学性能稳定 视远、视近和渐变区域的界限不太清楚
2.4 对称设计和非对称设计
如果镜片设计为对称性，则镜片就可以无左右之分，由于阅读过程中眼球向下向内（鼻侧），渐变槽必须稍朝鼻侧倾斜，为了符合这个要求，对称设计的镜片在割边时需要朝鼻内侧倾斜旋转9度。
有左右镜片之分的镜片设计称为非对称设计，这种设计除了渐变通道朝鼻内侧倾斜外，渐变槽两侧的度数、柱镜、水平棱镜都是一样的，绝大多数的多样设计和大部分的单纯设计镜片是非对称性的。