镜片设计背后的秘密

为了满足眼镜配戴者的需求须拥有很多的经验、数学和专业知识,以提供量身定制的解决方案。

您有什么感想?哪个产品采用了更多的光学技术诀窍--眼镜镜片或包含五个单独光学元件的现代高性能相机镜头?很多人会立即回答相机镜头。一片薄薄的、简单的塑料镜片可以提供什么优质的光学性能?眼镜镜片隐藏的秘密是它的设计。照相机镜头拥有对称光学系统,以相同的形状重复生产。这在不对称规则的眼镜镜片领域里是一个罕见的例外。镜片形状要复杂得多,而且每片镜片都是不同的。眼镜镜片的性能是许多不同的光学表面非常复杂的相互作用的结果。为什么?这是优视力向蔡司视力保健事业部光学设计负责人Gerhard Kelch先生提出的问题。

优视力:眼科专家一直努力研发更好的镜片。为什么这个主题有那么重要的意义?作为眼镜配戴者怎样让我从中受益?

资深数学家和蔡司视力保健事业部光学设计负责人 Gerhard Kelch 先生
资深数学家和蔡司视力保健事业部光学设计负责人 Gerhard Kelch 先生

Gerhard Kelch:例如,眼镜镜片的主要任务是矫正屈光不正–比如,近视或远视。它也可以弥补其它视觉缺陷,如散光或者专家们称之为老花眼的现象,或者随着我们年龄的增长看近能力也随之逐渐下降。对镜片的基本要求是眼睛往前看时可以很清楚地看到前面的物体。这并不一定意味着我们就能够拥有超佳的视觉。这是我们蔡司100多年来面对的挑战。我们的目标是让眼镜配戴者拥有清晰、自然的多方位视觉,不仅仅只是向前看的视觉。

我们的眼睛在镜片后转动。而我们的眼睛运动是因人而异的,每个镜框不同地安放在每个人的脸上,例如,镜框在脸上的倾斜角度。而这正是现代眼镜镜片设计的切入点。

有了个性化的设计,一片现代镜片能够统筹兼顾各方面的因素。通过一片处方镜片的顶部或侧面视看与向前视看获得不同的视觉效果。因此,优化镜片设计使得配戴者通过镜片顶部和周边看时都能获得卓越视觉效果。这都要与配戴者的处方和镜框的配适以及镜框形状相匹配。

优视力:这就是镜片生产后面的秘密?

Gerhard Kelch:您看,我们蔡司为了镜片设计的不断改进投入了大量资金,并使它们适应眼镜配戴者生活方式的改变。我们在光学领域里的多年经验(不仅仅是在眼镜镜片领域)为我们的工作提供了坚实的基础。我们的产品涵盖了整个过程,从屈光测量直到镜片生产和镀膜工序。我们使用的主要系统就是我们自主研发的产品、仪器仪表、技术和软件工具。我们使得过程的不同阶段准确连接。蔡司不放弃任何机会。只有试验和测试过的产品和技术能够进入市场。

如果我们正在研发一个新的镜片,例如,我们的2016年上线的新产品蔡司数码型镜片,我们首先分析到底应该达到什么样的新设计。接着通过眼镜配戴者的试用为我们的新设计提供支持。因为即使是卓越的设计,如果它在日常使用中完全没有价值,那还有什么优越性?

优视力:您如何选择这些试验的配戴者?

Gerhard Kelch:当然这一切都取决于该产品。对于渐进镜片,我们选择超过40岁的配戴者,而且他们已经开始有了看近困难的问题,或者已经戴渐进镜片了。 其次,我们选择具有代表性的人群:例如,具有不同屈光度的处方,不同年龄和性别,具有不同的脸形等等。我们的企业运营在世界各地,必须考虑到每个区域的各种特征,例如在选择眼镜架时,脸型、眼睛的位置、不同的品味等。
  所有这一切都必须结合在我们最初的设计考虑中。 采用问卷方式、经过测试和标准化的程序则可以帮助我们优化设计和在不同版本的产品之间作出选择。

我们越了解配戴者,最后我们也将研发出出色的镜片! 不用说,我们也需要自己设计的、不断通过新数据加强的卓越光学设计软件。

优视力:但是也有为每一位配戴者优化的镜片。这是如何获得的?

Gerhard Kelch:在过去,设计和生产这种镜片可行的方法是采用球形或环形曲面镜片。今天,我们可以设计非球面和非环形曲面,并将它们以许多不同的方式用于镜片。包括自由曲面技术,我们可以满足您的个性化类型。这不仅对渐进镜片是有益的,而且对单光镜片也是如此。举一个例子:我们现在可以生产大面弯潮流运动眼镜,这样配戴者不再有四周模糊的感觉。有了强大的计算机技术,从拿到您的验光数据开始,在几秒钟之内,我们就可以为您设计出具有非常高的精度的个性化镜片。在20世纪80年代,需要整整一个晚上设计一个自由成型镜片表面。

目前,在我们位于德国阿伦的工厂里我们每天计算12000个个性化渐进曲面。

优视力:这必须涉及到海量的数据。

Gerhard Kelch: 正确。我们收到的某一位眼镜配戴者的测量数据(当然,保证这些数据的安全性)对生产每一片镜片来说是非常重要的。想象一下,在运输过程中镜片丢失或使用中磨损破裂,我们有配戴者的数据在手,就能立即提供新的镜片。此外,这些数据可以帮助我们预测新趋势(例如,在框架的时尚方面),在我们的镜片设计和配戴者试用中应用这些数据。过去三年已经显示出,例如,目前有向大框架发展的趋势。时尚趋势影响着我们的设计:大镜框的眼镜在眼前的安置与其它镜框有所不同。因此,要做相应的光学调整。

优视力:最后一个问题:请问您作为一个数学家给每一个配戴眼镜者的推荐是什么?

Gerhard Kelch: 我坚信,清晰、舒适的视觉效果在我们的日常生活中是如此重要,应该更多地重视它。今天,优秀的技术允许我们创建的解决方案提供非常大的视觉舒适度。所以,我建议每个人都应该让眼睛护理专业人士定期测试眼睛。例如,视力不佳可能是头痛的原因。正确的镜片可能就是治疗措施。
   

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