Power Design of Progressive Lenses

渐进镜片的光度设计

在过去几年为渐进镜片开发全新前镜面的过程中,蔡司公司致力实现两个目标:持续优化多用途渐进镜片的光度设计,以及开发出特殊用途的渐进镜片。例如计算机工作站专用的渐进镜片。

1.视觉区域

渐进镜片基本原理

通过不断缩短曲率半径提高光度

渐进镜片基本原理

光度连续变化的眼镜镜片称为渐进镜片。渐进镜片和双焦点或三焦点镜片不同,可以帮助 老花 眼镜配戴者找到各种距离的正确屈光度,获得流畅高品质的视力。
光度的提高可以藉由不断缩短垂直和水平方向曲率半径加以实现。在常用的视觉区域中,真正实现无像差视觉是可能的。当垂直和水平方向的曲率半径能达到近乎相同即可。

渐进镜片周边区域
另一方面,越靠近镜片的周边区域,水平和垂直方向曲率半径之间的差距就越高。这会影响直接和间接视觉。眼镜配戴者在渐进镜片周边区域的视觉会产生模糊。至于间接视觉,扰人的「晃动」效应是早期渐进镜片的缺陷。通过复杂的数学计算和高级的生产技术优化镜片光度设计后,已经能将这些像差降到极低程度。如此一来就能大幅提高眼镜的适应性,让配戴者体验更加舒适的配戴感受。

多用途 PAL 的视觉区域

多用途 PAL 的视觉区域图解

多用途 PAL 的视觉区域

为多用途目的设计的 PAL 具有三个视觉区域:远用区域、渐进区域和近用区域。不同区域间的过渡非常流畅,不会影响配戴者的视觉。

从图解可以看出不同区域的分布。灰色的周边区域限制了渐进镜片可用的直接视觉区域。在周边区域中,处方所要求的偏移过于显著,造成眼镜配戴者无法将此区域作为直接视觉使用。

远用区域

远用区域

远用区域
渐进镜片具有远距离视觉所需光度的顶点区域,称之为远用区域。镜片远用区域具有矫正配戴者屈光不正所需的光度。若配戴者屈光正常则亦可能没有光度。

渐进区域

渐进区域

渐进区域

介于远用区域和近用区域之间,存在提供清晰视觉可能性的区域称为渐进区域。在此区域中,球镜度往下方不断增加,直到达到叠加光度为止。镜片的渐进区域具有矫正当前配戴者屈光不正所需的光度,以及中距离视觉所需的叠加光度。
渐进区域的宽度取决于渐进镜片的设计和叠加光度。由 PAL 设计决定的其中一项因素,是镜片上的模糊区域「分布」,以及渐进区域的长度。适用定律:若渐进区域越短且叠加光度越高,那麽渐进区域就越窄。

近用区域

近用区域

近用区域
近用区域具有近距离视觉和阅读所需的光度。近用光度由远用光度和叠加光度组成。



特殊用途 PAL 的视觉区域

特殊用途 PAL 的视觉区域

专为中距离和近距离视觉设计的渐进镜片(例如蔡司办公镜片),镜片上方区域不具有完整的远用光度,只有中距离视觉所需的屈光度。这种特殊渐进镜片,比专为多用途目的设计的 PAL 镜片更加适合特殊视觉需求。
这种特殊的渐进镜片,可以为配戴者提供更加宽阔的中距离和近距离视觉区域。
不仅可满足了我们日常工作,特别是在计算机工作站工作的视觉需求。更可以满足休闲活动的视觉需要,使特殊用途的渐进镜片越来越普及。

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2.不同类型

渐进镜片的类型

Gradal HS渐进镜片是一个采用水平对称设计的渐进镜片。现在,高品质渐进镜片系列- 蔡司渐进个化型2镜片 ,可以让重视视觉品质的配戴者享受到水平对称的诸多优势。
为了提供配戴者更舒适的视觉体验,蔡司渐进镜片提供可变嵌入和减薄棱镜。

对称渐进镜片

对称渐进镜片设计是当代渐进镜片的先行者。结构对称的渐进镜片,其定义为远用和近用视觉的主要基准点,在镜片的平均垂直面上,彼此直线垂直交叠。为了取得聚合所需的近用区域偏心,对称渐进镜片在嵌入镜框之前,将镜片旋转8°到10°。这样能在渐进区域和近用区域聚合时,让眼睛能够利用这两个区域。

旋转渐进镜片的主要缺点,是左右眼改变视线的时候,双眼的视觉清晰度会出现差异。在周边视觉中,双眼通过眼镜各个区域所看到的成像品质可能会有所差异,因而严重限制双眼视觉可用的视力范围。这种现象在驾驶车辆时特别明显。

对称渐进镜片

上图:PR、PL:通过对称渐进镜片看到的周边视觉的视觉点。
下图:通过对称渐进镜片看到的周边视觉印象

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不对称渐进镜片

不对称渐进镜片

不对称渐进镜片中的近用区域針對远用区域(鼻侧嵌入)进行鼻侧位移,使镜片在装配程序中无需旋转。这项设计可改善双眼可利用的视觉区域。在侧向视觉中双眼视线通过的区域具有相同的成像品质。为了良好的配戴接受度和视觉品质,蔡司进一步将水平对称原理整合至其渐进镜片之中。

水平对称渐进镜片

水平对称渐进镜片,如同所有的蔡司渐进镜片一般,皆是蔡司持续发展对称和不对称设计概念的成果。这也是蔡司的产品特色,而且生产过程必须使用到极为复杂,需要计算机辅助的技术。

除了更宽阔的双眼可用视野之外,水平对称渐进镜片还有以下优势:

  • 相同的左右视觉印象。也就是双眼所有视线的敏锐度都相同。
  • 通过相等的左右镜片垂直棱镜效应,轻松达到融像效果。
  • 通过相等的左右镜片棱镜效应变更,达到正常的深度感知。
水平对称

上图:PR、PL:通过水平对称渐进镜片看到的周边视觉的视觉点。
下图:通过水平对称渐进镜片看到的周边视觉印象

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更加舒适的可变嵌入解决方案

渐进镜片的近用区域经过鼻侧位移,确保双眼視野聚合重疊。这种近用区域侧向位移称为嵌入。

镜片近用区域的水平棱镜效应需要注视视线偏离,偏离的程度则取决于屈光度。镜片的 顶焦度 越高 远视眼 所需要的聚合力就越大,但是 近视眼 所需的聚合力则越小。
蔡司针对这个情况特别提出可变嵌入解决方案。蔡司自由曲面渐进镜片嵌入的尺寸范围为0 mm(例如在患者只使用一只眼睛,不需要聚合的情形)到4.5 mm,视远光度和叠加光度而定。可变嵌入可以让配戴者能持续体验到宽阔的双眼视野,而且也是水平对称的重要构成要素。

近视眼

近视眼镜配戴者的注视视线和主要光线
红线无棱镜注视视线
黄线:中央成像光束的主要光线

远视眼

远视眼镜配戴者的注视视线和主要光线
红线无棱镜注视视线
黄线:中央成像光束的主要光线

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减薄棱镜

减薄棱镜

减薄棱镜

越靠近远用区域主要基准点下方,渐进镜片的前镜面曲率就越高。若不使用减薄棱镜,渐进镜片上方边缘区域的厚度将大于镜片下方区域。
为了降低镜片重量,镜片背面将装配基底向上的棱镜。如此一来,基底向下的棱镜才能在渐进镜片完工后发挥效果。这种减薄棱镜左右侧的大小和方向相等,而且具有相同的叠加光度,因此不会影响到眼镜配戴者

减薄棱镜可通过棱镜基准点进行测量。棱镜处方中的测量数值,是由减薄棱镜光度和处方棱镜光度所产生的。

现代自由曲面渐进镜片可提供个人化减薄棱镜,并且能将每个订单的参数考虑在内,例如处方、装配数据等。

这类减薄棱镜已针对双眼视觉互动进行优化。由于减薄棱镜的个人化,随后的单一渐进镜片订单必须有合作伙伴镜片详细数据才能实现。否则意料之外的棱镜效应可能会对镜片的适应性造成不良影响。

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镜片镌刻和戳记

蔡司渐进镜片都有镌刻。这些镌刻可以通过特殊图表,重建镜片所有的量度、基准点和水平轴位。

直接刻在颞侧镌刻下方的代码是用來判断叠加光度。镜片类型标志(例如"I2"代表个化型2 镜片)位于鼻侧镌刻下方。若有必要,此处也会有一组数字表示所用材料的折射率(例如"67"代表折射率为1.67 的有机材料)。

渐进镜片的镌刻和叠加光度

镜片镌刻
07 10 12 15 17 20 22 25 27 30 32 35
叠加光度(D)
0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50
镜片镌刻和戳记

包含尺寸数据的镜片镌刻和戳记(蔡司渐进个化型2镜片)

镜片镌刻和戳记
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3.PAL 的历史

在本世纪初就已经出现创造没有分割线的镜片,为老花眼患者提供流畅视觉體驗的想法。早期尝试生产渐进镜片的记录可以追溯至1909 年,但是最后因为像差太大而失败。1956 年,Société des Lunetiers 的格兰德佩瑞特(Grandperret)取得真正突破性的成果并且申请镜片专利,该镜片成为当代渐进镜片的基础。

从此以后,渐进镜片领域不断出现惊人进展,直至今日。早期渐进镜片所需的繁复视觉调整和极长的适应期已经成为历史。由于渐进镜片精细的光度设计,以及出色的外观优势,现在渐进镜片已经非常普及,建立了稳固的市场。

里程碑

蔡司公司于1983 年推出Gradal HS 产品,为渐进镜片领域设下全新标准。水平对称(H)可让眼镜配戴者在改变视线的时候,双眼拥有相同的视觉印象,保证优质的双眼视觉。当然,已经过验证的水平对称概念也是蔡司公司新一代PAL 的功能之一。

Gradal Top 镜片的视觉范围更加宽阔,特别是中距离的视觉范围更是如此。而且更能适应生理的需求。

蔡司持续改善产品,并且不断整合用户和配镜师的使用体验。这就是蔡司公司員工實踐生活的方式。从产品初始开发到镜片完工期间的所有程序,都不断重新检验和优化。Gradal Top E 是渐进镜片发展的里程碑之一,并且开始取代整个Gradal Top 系列产品。

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