雙非球面眼鏡的普及化

雙非球面眼鏡的普及化

顧名思義，雙球表面鏡是指眼睛鏡的第一和第二部分是為非球面而設計的鏡子。在目前的中國市場上，當非球面鏡出現(xiàn)在中國市場上時，它仍然是非常小的雙重錯誤。本文目的是對雙非鏡片進行一次普及化的探討,涉及到原理、優(yōu)點、制造、鑒別等各個方面,希望籍此引起業(yè)界對雙非球面鏡片產(chǎn)品內在品質、評判標準的真正關注,以避免像普通單面非球面鏡片一樣,至今依然無法走出標準理解混亂、品質龍蛇混雜、銷售缺乏科學引導的困境。1內非雙非膠片目前市場上普遍存在的所謂非球面鏡片絕大多數(shù)是普通單外非,即將非球面設計做在鏡片第一面而后表面為球面或復曲面的非球面鏡片。除此之外非球面鏡片家族中還有內非球面鏡片和雙面非球面鏡片,內非球面鏡片,顧名思義是將非球面面型做在鏡片的內表面,而雙非球面則是指鏡片的兩面均為非球面設計從而達到比單面非球面更為優(yōu)化的效果。相對于傳統(tǒng)的外單非鏡片而言,內非或雙非鏡片雖然具有光學性能和外觀美觀上的優(yōu)勢,但由于制造難度較大,自非球面鏡片誕生以來一直是市場上的稀缺產(chǎn)品。不過近幾年來,隨著自由曲面制造技術在發(fā)達國家的逐漸普及化,內非尤其是日本系雙非鏡片漸漸開始成為普及產(chǎn)品。最早推出的現(xiàn)片化內非球面是蘇拿(Sola)公司的Vizio1.67,以其獨特的散光Atoric設計至今仍然在市場上頗受好評。德國蔡司公司很早就推出了雙面非球面設計的CHARLET1.67,但不知何故未做認真宣傳推廣。最早打響名頭的雙非鏡片應為日本精工(SeiKo)公司于上世紀90年代中期推出的SSVAZ1.74高折雙非。進入21世紀后,日本各大公司均加快了雙面非球面鏡片上市的步伐。雙非鏡片的鼻祖日本精工(Seiko)公司將其雙非系列擴展到1.67折射率;另一鏡片制造巨頭豪雅公司則在NULUXEP1.70雙非的基礎上相繼推出了NuluxEP1.67、NULUXEP1.60等普及型雙非;而另兩家日本主流品牌鏡片東海(Tokai)以及昭日(Asashi)也相繼推出了1.76、1.74、1.70、1.67等高折雙面非球面鏡片。尼康公司則推出了Seemax1.67個性化雙面非球面鏡片,要求購買者提供詳細驗光數(shù)據(jù)并掃描鏡框尺寸到日本總部對所需鏡片進行個性化加工和裝框處理,雙非鏡片的自由曲面加工也因此更上了一個臺階。隨著美國奧普替馬公司雙非設計的無內應力PC鏡片-Resolution(獲2004美國OLA最佳鏡片獎)的推出,意味著歐美的鏡片制造商也很有可能會大規(guī)模介入雙非鏡片市場的競爭。2幾種新非球面設計以最為普及的近視非球面為例,來對比一下單外非、單內非、雙非面型設計的異同。目前最普通的單外非鏡片,其設計原理是以第一面邊緣曲率半徑的逐漸變小來抵消為追求美薄效果所設計前彎平鏡片所造成的邊緣光學性能下降的缺點,通俗而言,即鏡片的第一面由中間到邊緣呈逐漸變彎。(如圖2-1)而將非球面設計在第二面的內非球面,其設計原理是內表面的邊緣曲率半徑逐漸變大,及鏡片內表面由中間向邊緣逐漸變平。(如圖2-2)從圖例可以看出,以上兩種近視非球面設計都是通過單面的設計來使鏡片邊緣變薄。雙面非球面鏡片的內外表面均有非球面設計,可以有三種設計方法,其一是外表面邊緣增厚、內表面邊緣減薄;其二是外表面邊緣減薄,內表面邊緣增厚;其三是內外表面邊緣均減薄。就目前較流行的普及化日本系設計來說,精工(Seiko)、豪雅、東海、昭日和美國的奧普替馬,均采用第一種設計,因此本文重點介紹第一種設計的雙非鏡片。雙非鏡片的第一面(外表面)由中間到邊緣曲率半徑逐漸增大,呈變平趨勢,而第二面(內表面)由中間到邊緣曲率半徑同樣增大,也呈變平趨勢。(如圖2-3)但第二面的變平趨勢明顯要大得多,從而帶來了兩面疊加抵消后鏡片依然呈邊緣減薄的形狀。3比較兩個雙表面鏡子的優(yōu)點3.1雙非法片與單非膠片的光學性能差異對于帶散光的鏡片而言,雙非球面設計鏡片的優(yōu)越性是毋庸置疑的。雙非球面和內非球面的一大優(yōu)點就是可將ATORIC技術(即光學上所謂的超環(huán)面,也可通俗地譯為散光內非技術)應用于帶散光的鏡片。所謂的ATORIC即超環(huán)面,就是在鏡片帶散光的內表面針對球光和柱光兩個方向進行不同的非球面設計,并同時控制中間過渡地帶的光學性能,從而達到針對同一鏡片上的不同光度區(qū)域的光學性能進行分別優(yōu)化的效果,此一效果將明顯擴大散光鏡片視覺清晰區(qū)域,從蘇拿的VIZIO1.67內非開始,到如今的尼康的SEEMAX1.67,對于邊緣視覺模糊效果的進一步控制已經(jīng)得到歐美市場的一致好評。尤其是對于散光度數(shù)超過1.00D鏡片的效果,不少北美的配鏡師已經(jīng)在專業(yè)論壇上稱贊尼康SEEMAX鏡片的性能明顯優(yōu)于尼康原來的單非球面產(chǎn)品。問題是對于不帶散光的單光鏡片來說,是否雙非的光學性能也優(yōu)于單非鏡片?答案是要視具體情況而言。如果僅就理論設計的計算結果而言,單外非鏡片完全可以達到雙面非球面的光學性能最優(yōu)效果。但問題是在實際產(chǎn)品設計過程中,多數(shù)單非鏡片,尤其是度數(shù)較大的單非鏡片為了獲得美觀、輕薄等效果往往會在某種程度上對光學性能的優(yōu)化做出一定犧牲,此類單非鏡片的光學性能遠未達到最佳。而雙非設計的一大理論優(yōu)點是可以兼顧大減薄量和最佳光學性能效果,沒有必要為了輕薄效果而犧牲光學性能。從這個意義說,多數(shù)不帶散光的雙非鏡片光學性能仍然優(yōu)于單非鏡片。但也確實存在部分不帶散光的單非鏡片光學性能不差于雙非鏡片的情況,這個要取決于各廠家單非鏡片的設計原則。具體而言,兩種情況的存在影響了大部分單光普通單非球面鏡片的邊緣光學性能。一是前彎過平。隨著鏡片制造技術的發(fā)展,平薄概念深入人心,部分鏡片商家為片面追求平薄效果,其各光度球面鏡片的前后彎度配比早以偏離了可以達到最佳光學性能優(yōu)化效果的車爾寧(Tscherning)橢圓。而對于外單非鏡片,尤其是國內市場的外單非鏡片而言,平薄更是替代光學性能成了部分商家所追求的第一效果。然而非球面設計對于邊緣光學性能改善是有一定限度的,如果鏡片本身的彎度配比偏離車爾寧(Tscherning)橢圓太多,勢必會帶來即便是非球面鏡片,鏡片的邊緣光學性能依然偏離最佳較遠的結果。而雙面非球面鏡片由于第一面邊緣本身就在變平,所以不需要在彎度更平上做文章,所以其前后彎往往比大部分單非鏡片更接近車爾寧(Tscherning)橢圓,由此帶來更佳的邊緣光學性能。二是制造精度上的不足。目前市面上流行的普通外單非鏡片全部采用大批量模具壓制的方法制造,其所使用的模具基本上都采用熱沉降的方法制造。此種制造方法的缺陷是越到邊緣,其加工精度越呈現(xiàn)下降趨勢。模具的缺陷反映到鏡片上,所帶來的問題是一致的,即邊緣精度下降。而雙面非球面目前有模具壓制和車房直接加工兩種模式,無論是直接的鏡片加工,還是所使用的模具,都是以自由曲面機床直接加工的,其邊緣輪廓鮮明度明顯高于熱沉降方法所制造的模壓鏡片。從圖5-2的光度分布測量圖對比我們可以看出,以自由曲面方法加工的雙非鏡片邊緣部分均勻平整面型輪廓范圍更大,帶來鏡片清晰視覺感受范圍擴大。3.2雙非膠片與傳統(tǒng)膠片的結合相比較外單非鏡片,日本系的雙非鏡片另一優(yōu)點則是更平更輕更薄。需要指出的是,這里所說的雙非鏡片的“平”與傳統(tǒng)外單非鏡片的“平”完全是兩個概念。外單非鏡片的平如我們以前的文章《非球面鏡片面面觀》所指出的那樣,是第一面頂點彎度變平,實際邊緣部分是在變彎,而雙非鏡片,如圖4所示,邊緣本身就呈現(xiàn)變平的趨勢。兩面非球面鏡片籍由內表面的補償減薄設計,使鏡片在輕薄這一優(yōu)點上較傳統(tǒng)外單非鏡片更進一步,尤其是散光較大的鏡片,雙非所采用的ATORIC技術可以較顯著地縮小兩個球柱兩個方向的厚薄差。這樣在在球光方向本來就薄于單非的基礎上,散光方向更增加大減薄量。以一片1.60折射率的-1000散200鏡片為例,對比同光度同折射率的單非鏡片,雙非鏡片的邊緣在單光方向薄了0.5毫米左右,而在散光方向則薄了0.9～1毫米左右。4如何區(qū)分非球面鏡和非球面面鏡？這里介紹幾種用于鑒別雙面非球面鏡片和單面非球面鏡片的簡便易行的方法。4.1外單非膠片的特點這是最直接有效的鑒別法。因大家都知道球面鏡片兩個表面的日光燈管像都是接近筆直的。而外單非鏡片則第一面燈管像為中間鼓起的桶形,第二面為平直的球面燈管像。雙非鏡片兩面都是非球面設計,第一面為中間洼陷的枕形燈管像,第二面則為中間鼓起的桶形燈管像。一般在-2.00D以上的鏡片該現(xiàn)象開始明顯,度數(shù)越高越明顯。(如圖6)4.2傳統(tǒng)外單非膠片法非球面表面如使用20口徑的千分表去測量表面各點矢高,從中間到邊緣矢高是不斷變化的。而球面則應該保持不變。將此一原則應用于鑒別雙非和單非鏡片同樣不失為一種簡便易行的方法。如果我們用矢高表去測量一片傳統(tǒng)外單非鏡片,那么其第一面的矢高從中間到邊緣呈漸變狀態(tài),而第二面的矢高則基本不變或變化很小(此一很小的變化是因加工誤差造成的)。而一片雙非鏡片則兩個表面從中間到邊緣的矢高都呈漸變趨勢,5atoric技術的應用“Atoric”(超環(huán)面)這個在國內眼鏡行業(yè)還是相當陌生的產(chǎn)品,在國際眼鏡界其實已是相當流行的術語,正日漸走紅于歐美各大鏡片配鏡中心。最早將Atoric技術應用于眼鏡的應該是蘇拿公司的VIZIO1.66,該鏡片為單內非設計。此后隨著近年鏡片自由曲面加工技術的高速發(fā)展,日本系列雙非鏡片和內漸進/雙面漸進產(chǎn)品的大量上市,在國際尖端鏡片企業(yè)中Atoric已經(jīng)成為一項相當普及的技術。下圖是兩種設計的一片S-4.00D/C-2.00D近視鏡片可以簡單地解釋Atoric技術在雙非和內非鏡片上應用的原理和優(yōu)點。圖9-1是傳統(tǒng)外單非設計,可以看出由于非球面設計在鏡片的前表面,因此各個方向的非球面度都是針對同一光度-4.00D進行優(yōu)化設計的,因此光度不同的其它軸向上的光學性能無疑將無法做到最佳,某種情況下甚至會差于球面。而圖9-2是雙非設計,可以看出由于Atoric技術在內表面的應用,使得各個方向的非球面度都可以針對相應的軸向光度變化進行優(yōu)化,因此任何一個軸向的光學性能都得到了最佳優(yōu)化的保證。圖10可以從另一個角度解釋Atoric技術在近視雙非鏡片上的應用原理。10-1是一片S-5.00D/C-2.00D雙非鏡片的表面屈光度分布圖,我們從中可以看出,Atoric設計的應用使鏡片的球光方向從中間到邊緣屈光度變化較慢,而柱光方向則明顯變化較快,中間的各個方向也是隨著頂點屈光度的變化而變化。完全符合光度越高非球面度越大的光學設計原理。對比圖10-2中沒有Atoric設計的同光度單非鏡片,我們可以看到單非的兩個方向的屈光力變化趨勢差異很小,而且由于球面散光模具的加工誤差,使得柱光方向反倒變化較慢,與光度越大非球面度應越大的設計原理恰相反,必然會影響視覺的舒適度。Atoric技術的運用對于散光患者來說其受益是相當明顯的,尤其是對于散光超過-1.00D的眼鏡佩帶者來說,其對散光鏡片清晰視野的擴展要比單非鏡片比較球面鏡片明顯得多,可稱得上是單光鏡片制造技術的一個飛躍。隨著人們生活質量的逐步提高和自由曲面加工方式制造成本的下降,內非球面散光鏡片和雙非球面散光鏡片勢必將成為未來的主流產(chǎn)品。4.3測量方法的改進如前所說,同折射率同光度的雙非鏡片通常要比單非鏡片薄一些,但如果是單光鏡片