眼镜片制作流程
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眼睛后部是由细胞构成的复杂膜状物,称为视网膜。视网膜可对光线产生反应,并将接收的信息传达至大脑。然后由大脑将所有活动转化为图像。由于眼睛呈球形,因而视网膜表面也是一种曲面。
观看某一物体,实际上包括三个步骤:
眼睛首先将物体图像缩小到视网膜能够容纳的尺寸。
散射的光线必须聚焦在视网膜表面上。
图像必须变成和视网膜曲面契合的形状。
为实现以上步骤,眼球的视网膜和瞳孔(眼睛中心的“小孔”,可以让光线进入眼镜后部)之间有一种晶状体,瞳孔前面还有一层透明膜,称为角膜(眼睛的前窗)。这种晶状体类似凸透镜,因为它中间厚,两边薄。晶状体和角膜配合可以将图像聚焦在视网膜上。(有关眼睛功能的更多信息,请参见视觉工作原理一文。)
定义
像差:因曲面或晶状体表面缺陷而产生的叠影、光晕、波
浪纹或虹纹。
折射率:用于表示折射能力的比率
凸透镜(+):中间厚,两边薄的镜片,将焦点移向镜片
后方
凹透镜(-):中间薄,两边厚的镜片,将焦点移向镜片
前方
焦点:折射后光线聚集的点,可能是实焦点(凸透镜)或
虚焦点(凹透镜)
瞳孔中心:镜片上位于瞳孔正前方的点
散光:由于角膜变形引起的额外镜片度数
有时眼睛可能会因各种原因而无法正常聚焦:
晶状体或角膜的表面不光滑,会引起像差,产生一种称为散光的图像条状畸变。
晶状体可能无法改变其曲面弧度,以正确适应图像的远近(称为适应性调节)。
角膜形状不合适,导致图像模糊。
多数视力问题都是由于眼睛不能将图像聚焦到视网膜上造成的。以下是几种常见问题:
近视,是由于图像在到达视网膜之前聚焦,而导致远处物体的图像模糊不清。近视可以通过佩戴使图像焦点后移的凹透镜进行矫正。
远视,由于图像在到达视网膜之后聚焦,导致近处物体的图像模糊不清。远视还会随着年龄增大而发生,但都可以通过佩戴凸透镜进行矫正。双焦镜片,指在一块普通镜片上添加一小块凸透镜,可以帮助远视患者进行阅读或做一些需要近距离用眼的工作,如缝纫等。
散光是因角膜扭曲而导致出现另一个焦点,可通过柱镜进行矫正。
此外,还能制作用于矫正因两眼无法协同配合(即斜视)而导致双重图像的镜片。这种镜片可以移动图像来配合发生斜视的眼睛。
综上所述,矫正镜片的目的是为了纠正像差、调整焦点使其聚焦在视网膜上或弥补其他视力异常。请参阅文章屈光不正视力问题剖析,了解更多关于视力问题的信息。
要想了解光线经过曲面镜片时的运动方式,最好的方法是与棱镜进行对比。棱镜一端较厚,光线通过时会发生弯曲(折射),偏向最厚的部分。如下图所示。
镜片可以看成是两个曲面棱镜的组合。光线经过镜片后,向棱镜最厚的部分弯曲。制作凹透镜(上图左侧)时,棱镜最厚的底部位于镜片外缘,而最薄的顶部则位于中间。这样可以让光线朝两边发散,将焦点移向镜片前方。镜片度数越高,焦点离镜片越远。
制作凸透镜(上图右侧)时,最厚的部分位于镜片中间,最薄的部分位于外缘。光线向中央弯曲,焦点移向镜片后方。度数越高,焦点离镜片越近。
眼睛佩戴正确类型和度数的镜片,就可以调节焦点,弥补眼睛不能将图像聚焦在视网膜上的缺陷。
镜片度数由镜片的材质和曲面角度决定。镜片度数以屈光度(D)衡量,它表示光线弯曲的程度。屈光度越高,镜片度数越高。另外,屈光度前面的加号(+)或减号(-)表示镜片类型。
凸透镜和凹透镜可以组合使用,镜片的最终类型是二者的算术和。例如,一块+的镜片与一块的镜片相加等于:
(+) + () = 镜片(即屈光度为的凹透镜镜片)
镜片形状
验光中常用的两种基本镜片形状:球形和柱形。
球形镜片看起来像一分为二的篮球。镜面的所有弯曲度都完全相同。
柱形镜片看起来像是纵向切开的管道。柱镜曲面的轴向决定了整个柱镜的方向。柱镜只会弯曲沿轴向进入的光线。柱镜曲面通常用于矫正散光,因为柱镜轴经过加工可以匹配角膜上的像差轴。
制作镜片时,首先需要镜片毛胚。镜片毛坯在工厂加工而成,并运到各个独立配镜室制作成眼镜。首先将镜片原料倒入模具,制成直径约毫米、厚度在至毫米之间的镜片毛胚。模具底部形成镜片正面的球镜曲面。曲面度数更高的小镜片可以放入模具,以制成双焦或渐进镜片所用的小镜片。
如何解读处方
多数处方包括四个部分:
基本度数(球镜)和类型(凸透镜或凹透镜)
柱镜度数和类型
柱镜轴向(以度数表示,90度代表垂直;x代表“在”)
双焦小镜片的度数(“plus”表示“外加的”)和类型
验光师或眼科医生开具的处方的简明形式可能如下所示:
x 127 plus +
表示:
+球镜基本曲面(凸透镜)
柱镜,轴向在127度(基本曲面上添加一片凹面柱镜)
外加+的双焦小镜片
镜片加柱镜的总度数为+ + () = +。而小镜片处的总度数为(+) + (+) = +。需要补充说明的是,OD代表右眼,OS代表左眼。
配镜室可以从病人的完整处方中获得以下细节:
最终镜片所需的总度数(表示为屈光度)。
小镜片(若需要)的度数和大小。
柱镜曲面的度数和方向。
光心位置、是否需要诱导棱镜等其他详细信息。
配镜师选择镜片毛胚,毛胚应具有正确的小镜片(称为补片)以及接近处方规定度数的基本曲面。为使镜片度数与处方完全一致,还需在镜片毛胚背面打磨出另一个曲面。
多数配镜室的设备都用于打磨凹透镜,因此通常选用度数偏高的凸透镜作为毛胚。
如果基本曲面度数过高,则可以在镜片背面打磨出凹透镜曲面,以降低镜片的整体度数。
例如,常见镜片毛胚的屈光度为+。如果处方要求总屈光度为+,则需要在背面打磨出屈光度为的曲面:(+) + () = +。(请参考下方的插图。)如有需要,配镜师还可以同时打磨出柱镜曲面。
如果处方规定的是凹透镜,我们仍然可以使用屈光度为+的镜片作毛胚。为制作屈光度为的镜片,我们需要在毛胚背面打磨出屈光度为的曲面:(+) + () = 。
第1步—第3步
矫正镜片可以由玻璃或塑料制成,现在塑料镜片最为常见。虽然有多种不同的塑料都可以制作镜片,但制作流程大致相同。以下列出的大部分步骤同样适用于制作玻璃镜片,但最后我们会注明两者的一些主要差异。
配镜室,无论是人工或是自动的,一般都按照以下12个步骤制作处方镜片:定义
镜面加工器:一种复合镜面打磨机,用于在镜片表面打磨曲
面诱导棱镜:指让光心偏离瞳孔中心的工艺技术