双焦镜片的光学缺陷及解决方法
2016-10-24余红
文/余红
双焦镜片的光学缺陷及解决方法
文/余红
众所周知，双焦镜片是中老年人视觉的福音，尽管目前受到了渐进多焦点镜片的挑战，但仍以其视野宽广、形式灵活、成本低廉等优势被一部分患者青睐。
在光学效果方面，双焦镜片的优点是视场大，缺点是有像位移、像跳、像缺损等，本文对双焦镜片的缺陷及解决方法进行分析。
1 双焦镜片各部位名称
双焦镜片上各部位名称，目前尚无国家标准，参照ISO13666国际标准，部分整理如下：
1.1 主镜片（main lens）
主镜片是多焦镜片的主体，在其附加上一个或多个子镜片，则成为双焦或多焦镜片，如图1所示。
1.2 子片（segment）
具有与主镜片不同屈光度的区域。子片是由一个或一个以上镜片组成（图1）。
图1
图2
1.3 子镜片（segment lens）
根据计算作出假想的附加镜片，它呈子片形式，是一个与主镜片相隔离的实体（图2）。
1.4 子片中心c（segment centre）
对于可见子片边缘的镜片，由与子片分割线相切的水平和垂直线所形成的长方形框的中心（图3）。
图3
1.5 子片顶点P（segment extreme point）
通过子片中心的垂线与分割线的交点，该交点最接近主镜片水平中心线（图3）。
1.6 子片垂直位移v（vertical segment displacement）
从子片顶点到远用区光学中心的垂直距离（图3）。
1.7 子片水平位移（horizontal displacement of segment）
从远用基准点向鼻侧方向的位移。其目的是使左右两眼的近用视域一致。通常子片水平位移量在2～3mm（图3）。
1.8 子片顶点位置 （segment extreme point position）
从已割边镜片外形的水平中心线到子片顶点的垂直距离（图4）。
图4
1.9 子片高度h（segment height）
子片顶点到镜片边缘的垂直距离（图4）。
1.10 远用视点（distance visual point DVP）
看远时，眼睛通过主镜片的位置。通常远用视点与主镜片光学中心Od重合（图1）。
1.11 近用视点（near visual point NVP）
看近时，眼睛通过子片的位置，用ON表示（图1）。
2 胶合双焦镜片光学缺陷及解决方法
双焦镜片看远时通过主镜片的光学中心，因此在远用区光学效果与单光镜片相同。在近用区则光学效果与单光镜片有所不同。
2.1 在子片顶点处
2.1.1 像跳
在子片顶点P处，如图5所示，主镜片存在棱镜，将A点物体看成在B点；但由于棱镜大小是从主镜片光学中心到A点逐渐由小到大变化的，因此没有像跳现象产生。同样在子片上，P点突然增加了一个由子镜片产生的棱镜，由于P点棱镜的突变，产生了突然的像位移，将B点看成在C点，这一现象称为像跳。像跳是由于子镜片在P点产生的棱镜的突变引起的。
图5
2.1.2 像缺损
当棱镜有突变时，会产生像的盲区，即像缺损（图6）。
由于子镜片是相对于主镜片的正镜片，所以在顶点处可以看成是在正镜片的边缘处。在正镜片边缘，A1点被看成在A'1点，成清晰像；而紧贴A'1点外侧的A2点直接进入眼睛成模糊像，则A1A2范围之间的光线不能被眼睛看到，成为盲区，即像缺损现象。下面举例说明。
图6
例1：某人戴胶合双焦镜片眼镜，远用顶焦度为+2.00DS，附加顶焦度+3.00DS，当看对面距他5m远的砖墙并对砖层由上到下数数时，若保持头部不动，问他会少数几层砖？设每块砖高50mm，子镜片直径28mm。
图7
图8
解：顶点P点产生的像跳如图7所示。在主镜片上，将A点看成在B点；在子片上，将B点看成在C点，子镜片在P点产生的棱镜效果为
即由上至下数砖头时，当数到C处（顶点处）时，B处的砖头会突然移到C点，这时B和C点之间的实际砖头看不到，如图8所示。
已知眼睛与砖头的距离x=5m，设像在垂直方向的移动量为ymm，由
一块砖高50mm，则4块砖高200mm，他会少数4块砖。
上述例子是由子镜片在子片顶点处产生的棱镜突变引起的像跳和像缺损现象。对于初戴双焦镜片的患者对这一现象要引起注意。在选择双焦镜片，特别要注意在下楼梯时，由于像跳容易出现踏空现象，这需要由配镜专业人员对顾客进行使用注意事项说明。
既然像跳（像缺损）是由子镜片在顶点处的棱镜突变产生的，只要控制子镜片在顶点处的棱镜大小即可以控制像跳。常用的方法是将子镜片的顶点距离子镜片的光学中心越近越好。如果子镜片的顶点通过子镜片的光学中心，则棱镜为零，此时像跳也为零。
2.2 在子片视点处
在子片上，由于子片的光心与主镜片和子镜片的顶焦度以及子镜片的形状和位置等因素有关，因此子片的光心位置不一定在子片上，故而在使用近用区时只强调视点（看近时眼睛通过的位置，位于子片顶点和子片中心位置之间）而非光学中心。由于近用视点不一定是子片光心，通常在近用视点处存在棱镜效应，当通过近用视点看物体时，会因棱镜效果而产生像位移现象。下面举例说明。
例2：一个胶合型双焦镜片，如图9所示，主镜片FD=-1.00DS，子镜片FS=+3.00DS，子片垂直位移4mm，子片直径30mm，近用视点位于主镜片光心下方10mm处，问在33cm处看近时，像位移是多少？
图9
解：主镜片在ON点产生的棱镜效果为
子镜片在ON点产生的棱镜效果为
ON处总的棱镜效果为
即在视点处看到的是下方12mm处的物体，这比不戴眼镜时看到的范围要广。
如果为了控制看近时的像位移，可以控制子镜片胶合时的基底方向。在近用视点处，当主镜片棱镜的基底方向与子镜片基底方向相同时，像位移大，反之则小。
由此可见，对于胶合双焦镜片，可以通过改变子镜片大小、顶点位置以及胶合方向，来控制子片顶点处的像跳以及近用视点处的像位移。
3 融合双焦镜片光学缺陷及解决方法
融合圆顶双焦镜片如图10所示，
图10
3.1 在子片顶点处像跳
与胶合双焦镜片相似，顶点处的像跳是由棱镜突变造成。此时小片屈光力为F3+FC。
例3：一个融合圆顶双焦镜片，F=-1.00D，F1=+8.00D，主镜片折射率n=1.523，小片折射率ns=1.654，子片直径24mm，add=+2.50D，如图11所示，问顶点处像跳如何？
图11
小片屈光力
点棱镜大小为：
3.2 在子片视点处棱镜效果
在子片视点处的像位移是由主镜片和小片在该点的棱镜效果两部分组成，下面举例说明
例4：一个融合圆顶双焦镜片，F=-1.00D，F1=+8.00D，主镜片折射率n=1.523，小片折射率ns=1.654，子片直径24mm，add=+2.50D，子片顶点垂直位移4mm，如图12所示，问视点处引起像位移的棱镜大小是多少？
图12
rc=-0.264m则，融合处主镜片屈光力
融合处小片屈光力
分别计算主镜片和小片屈光力
则主镜片和小片分别产生的棱镜为
视点处总的棱镜效果为：
由上面计算可以看出，融合双焦镜片在近用视点处的棱镜较小，因此像位移也小。
上述计算是假设r1、r2、r3共轴的情况下计算的，实际情况有所出入，计算较为复杂。
4 整体双焦镜片光学缺陷及解决方法
整体双焦镜片的视野较大，由于是在同一片镜片上有不同的曲率半径，因此可以按照需求设计并加工。对于传统的加工形式，加工难度较大，其子片顶点和近用视点的光学效果随着镜片屈光力和附加顶焦度的不同有较大的不确定性。目前随着计算机技术的发展，加工出光学效果良好的整体双焦镜片已成为可能。
作者单位：天津职业大学
