眼镜设计人机工程学案例分析

人机工程在眼镜设计中案例分析

班级：机制1003

姓名：付黄龙

学号：*********

眼镜设计中人机工程学案例分析

一、人一眼镜系统

眼镜是以矫正视力或保护眼睛而制作的光学器件，同时有时一种美容的装饰品，把眼镜看作近视者的组成部分是完全合理的。因此，近视者在佩戴眼镜时就组成了人一眼镜系统，该人一眼镜系统中的人一眼镜界面关系可由图1-1来进行分析。

1．人与支撑部件关系

镜腿、镜框、鼻托支撑部分

人

镜片工作部分

图1-1 人-眼镜界面关系

支撑部件主要有镜腿、镜框、鼻托等，是眼镜的构架。支撑部分将其他零部件固定在相互间正确的位置上，保证眼镜的整体性，实现眼镜的功能。从人机关系来看，镜腿、镜框、鼻托等的位置和大小，以及它们间的相互关系，与近视者的位置和活动的动作有着性的设计参数。

2．人与动力接受部件关系

动力接受部件主要是镜腿。为了使人省力和有舒适感，镜腿运用可折叠的方式，一来便于携带，二来对眼镜的整体起到一个支撑的作用。

3 ．人与工作部件关系

工作部件就是镜片，镜片是由玻璃或者树脂构成的。镜片的主要作用是运用凹透镜的原理解决近视患者无法看清物体的问题，应该着眼于近视者—镜片重量的问题才可能设计出轻便，实用的眼镜。

二、影响眼镜性能的人体因素

影响眼镜性能的人体因素很多，现主要分析下述几点：

1．人的眼睛眼距的因素

人各有异，每个人的眼距也不相同。由于眼距的差别，导致镜架上面的鼻支架的距离也有点儿不同。近视患者应该根据自身的具体情况来选择设和自己的眼镜，以保证眼镜的镜片能够最大化的工作效率，给人以最佳舒适感。

图1-2 眼球的工作分析结构图

2．人的鼻梁高度的因素

眼镜架在人的鼻梁上，通过鼻支架的支撑，调整了眼镜片与眼睛的位置，当眼镜片和眼睛在同一直线上时，眼镜的功能得到最大发挥。但是由于每个人的鼻梁高度不一样，导致鼻支架的高度不同。

图1-3 眼镜的主要构造图

3 ．人眼睛的疲劳

人的眼睛疲劳和疼痛是对眼镜性能的不利因素，其产生原因有人体因素，也有眼镜结构因素。疲劳和疼痛一般是由于用眼过度，佩戴的眼镜不合适，以及佩戴眼镜时眼镜对面部的的体压分体不合适等引起的。

图1-4 眼球的结构图

三、眼镜设计结构要素分析

影响眼镜性能的因素除了上述人的因素外，还有许多机械因素。为了获得眼镜较佳的性能，必须把人的因素与机械因素有机地结合起来，以使人一眼镜协调。为此，着重分析与人体相关的结构要素。

1．镜腿的尺寸、材料和形状

镜腿总长是从螺丝与镜腿水平轴交点处开始，沿镜腿轴量至镜腿尾端。镜脚弯点长是螺丝与镜脚水平轴交点和弯曲中心（镜脚弯曲部中轴）的长度。

镜架的宽度是配镜三角基底内侧之间的距离，倾斜角是镜架框面和视线之间的夹角，是一个重要的参数，不仅影响佩戴眼镜者的外观，而且也影响其佩戴功能。

镜腿的材料主要采用的是金属架和塑胶及合金等材料。

镜腿的形状主要是向下微微向内侧弯曲的形状。

图1-5 眼镜镜脚的构造图

2．镜框的材料及形状

传统的镜框主要材料和镜腿大致相同，主要采用金属及玳瑁，近年则有塑胶及合金等物料。镜框在技术及应用物料上亦有不少突破，采用记忆合金镜框的眼镜，可维持其形状，就算弯曲力度过大亦不会折断，令眼镜拥有更长寿命，也避免了镜框折断所造成的不便。在镜框臂的绞位加入弹簧亦令眼镜更加耐用。钛金属材料制作的镜架，则更轻、更具有耐腐蚀性，避免长期佩戴中由于汗液对金属的腐蚀而失去光泽。

镜框的形状以圆形，方形的为主

3 ．镜片的尺寸、材料及形状

早期的眼镜都是以圆形为主，而现在各式各样的眼镜却很少运用圆形的了，水平方向上的尺寸明显的被加长了。

图1-6 早期的圆形眼镜片

图1-7 现今的眼镜片造型

下面这种变化时考虑到了人的水平视野要大于垂直视野的缘故。

图1-8 人眼镜水平视野及垂直视野的范围

镜片所需最小直径公式: D=(F－PD)+R。其中，

D代表镜片所需最小直径公式;

PD代表瞳距;

R代表镜圈最大直径尺寸;

F代表镜架几何中心距离。

镜片主要采用了三种材质：1.PC镜片，主要功能质量更轻了，强度更大;

2.树脂镜片,主要功能质量轻，耐冲击力强；

3.玻璃镜片,相对前两种来说比较弱势了，易碎而且质

量也比较重，这种基本使用率低了。

四、人一眼镜特性分析

1 ．稳定性

眼镜的稳定是使用过程中的稳定，是一种平衡的稳定性。稳定性影响到人在

使用过程中的动态特性，稳定性对眼镜使用者是必不可少的特性。

2．力学特性

眼镜在使用过程中的条件是地心引力的作用，这当然与物理特性中的力学效应有关，但更重要的是眼镜的造型要有适合这种力学特征的结构形式。

3．舒适性

佩戴眼镜者能明显感受到眼镜的一个舒适性的问题，眼镜在给人生活带来方便的情况下，舒适性也是很重要的，眼镜作为近视患者的一个辅助工具，而不能造成一种负担。

4．美观性

眼睛是心灵的窗户，选择适合的眼镜能突显个人风格，造型上的独特设计，能在视觉上给人加分。

五、人机工程与眼镜的用途

1、太阳眼镜又称墨镜、太阳镜，是为了保护眼睛所设计的眼镜，镜片往往是黑色或深色，藉此来避免阳（尤其是紫外线）刺激眼部。中国在宋朝的时候就有太阳眼镜了。

2、变色眼镜变色眼镜在阳光下，它是一副黑墨镜，浓黑的玻璃镜片挡住耀眼的光芒。在光线柔和的房间里，它又变得和普通的眼镜一样，透明无色。

这种眼镜为司机提供了方便。因为在路上光线强度有时变化很大

变色眼镜的奥秘在玻璃里。这种特殊的玻璃叫做“光致变色”玻璃。它在制造过程中，预先掺进了对光敏感的物质，如氯化银、溴化银（统称卤化银）等，还有少量氧化铜催化铜。