第十一章 眼 镜 片 设 计

眼睛把通过瞳孔的光线聚焦在视网膜中心凹，使人们看清楚物体。矫正眼睛的镜片，是把平行光线聚焦在眼睛的远点上。在看不同方向的物体时，眼球需要绕其中心转动，所以，镜片设计的目的，就是要使得近轴光线，无论是平行光轴的还是斜射的，都能在视网膜上成像。

第 一 节 镜片的常见像差及其处理

像 差 定义： 是指物体发出的光经过镜片成像时，其像的形状与物体相似，但不完全相同，这种差异，叫像差。分为色（像）差和单色像差。

色（像）差 定义： 光因波长不同，其折射率也不同，因此成像的位置也不同，这种现象，叫色（像）差。 或者说不同波长的光线经过眼的屈光系统后,不同时间到达视网膜的现象,叫色像差。 　通常我们所说的材料的折射率指的是特定波长的黄光的折射率。

色（像）差 评价材料色差的标准是阿贝数 材料的阿贝数越大，镜片产生的色散就越小；阿贝数越小，产生的色散就越大。 由于色散的存在，使人们视物不很清晰，色散越严重，就越模糊。 阿贝数和折射率的关系：通常阿贝数和折射率成反比规律。 如某种镜片：n=1.50，v—58； n=1.60，v—42； n=1.67，v—32

色（像）差 在如何指导顾客选择上，存在职业道德的问题。 对于镜片的表面，由于靠近光学中心处的棱镜效应小，色散也就不明显；靠近镜片边缘，色散也越明显。这也是高度屈光不正的人，通过镜片边缘看的话，视力不好的原因之一。 减小色散的影响，几种方式： 1、采用高阿贝数的材料制造镜片； 2、尽量用透镜的近轴部分看物体。（多转头，少转眼） 3、镜架选择牢固、轻便、容易调整、可调整鼻托、FPD与PD尽量吻合。

单 色 像 差 包括： 球差 彗差 斜向像散 场曲 畸变等

球 差 定义： 又叫做球面像差，光线通过镜片时，远光轴光线通过镜片后，与光轴的会聚点距镜片距离比近光轴光线通过镜片后，与光轴的会聚点距镜片距离要近，这种现象叫球差.

球 差 s 图中s-s处最密集，称此为最小弥散环。如果球面透镜的面积越大，则弥散环的直径也就越大，产生的球面像差也就越明显。 球差

球 差 眼在一般情况下可以消除球面像差的有害影响，其原因是： （1）角膜的周边部曲率半径较中央部分稍大，对光的曲折力较小； 球 差 眼在一般情况下可以消除球面像差的有害影响，其原因是： （1）角膜的周边部曲率半径较中央部分稍大，对光的曲折力较小； （2）晶状体周边部屈光力量较中央部弱，特别在看近方物体时，由于晶状体的调节力及瞳孔缩小，这些均可克服普通球面像差的影响.

彗 差 定义： 不在光轴上的一个物点，经过透镜所成的像不是一个对称的弥散斑，而是像的一端明锐，另一端扩散，好像彗星的形状，我们把这种现象叫做彗差。

像 散 定义： 从光轴外发出的光，与镜片呈斜向入射时，在光轴和物点的平面内光线的集合位置，与垂直平面内光线的集合位置相偏离，成像不是一点，而是成椭圆形，叫做像散。

像 散 像散产生原因是由于光学系统本身不对称性所 引起的。 如：透镜的折射面在两个互相垂直方向上曲率 半径不同就会产生像散现象。 像 散 像散产生原因是由于光学系统本身不对称性所 引起的。 如：透镜的折射面在两个互相垂直方向上曲率 半径不同就会产生像散现象。 实际人眼的散光就是这样形成的。

场 曲 定义： 也称像场弯曲，当透镜无其他像差存在时，通过透镜看物体，发现平面物体所成的像不在同一平面上，直线所成的像不是一条直线，而是一条弯曲的线，把这种现象叫像场弯曲。

畸 变 定义： 物体上的直线经过透镜成像后变成弯曲的现象，叫畸变。 畸 变 定义： 物体上的直线经过透镜成像后变成弯曲的现象，叫畸变。 畸变是由于透镜的放大率随光束和主轴间所成角度改变而引起。光线离主轴越远，畸变越大 。而在实际中由于选用了弯月形镜片，使像畸变减小到了最小程度。

畸 变 通过凸透镜看物体时产生正畸变，或叫做桶形畸变；而通过凹透镜看物体时产生负畸变，或叫做枕形畸变。

镜片设计的最佳形式 从理论上讲，一定屈光度的镜片，可以设计成无数种表面参数的情况，双凸、平凸、凹凸；双凹、平凹、凸凹。 但是，从改变像散的角度，人们采用不同的基弧设计，来实现最好的效果。

一、离轴光线 离轴光线造成的的散光效果，利用降低镜片的 某位置的屈光度来实现消除像差的目的效果。 可以通过计算来找到变化的规律。

二、Tschherning｀ｓ椭圆 现代眼镜片已采用电脑设计，通过计算机能够做出非常准确的光路追迹，找出镜片的最佳形式。十九世纪己能用手工计算出这种最佳弯形的眼镜片。最佳片形的镜片称为点焦镜片。1904年伟大的视光学专家车尔宁(Tschelning)，根据像差的三阶理论计算出，各种不同镜度的最佳镜片形式。根据车尔宁(Tschelning)的计算，这一系列不同镜度的最佳弯形数字组成一个椭圆。这椭圆虽不是车尔宁提出，但后人为了纪念他，仍称为Tschelning椭圆。根据车尔宁的设计，镜片也达不到完全消像差的目的。

根据车尔宁椭圆设计的镜片，有两个缺点： 根据车尔宁椭圆设计的镜片，能够形成点焦镜片，减少像差。其范围在+7.00--22.00D，可以控制像差。超出此范围则无能为力。必湏采用非球面的设计方法，才能消除像差。 根据车尔宁最佳弯形设计的镜片，其曲率较大，也就是镜片基弧较陡峭。外观看起来，镜片较厚不美观。 　如：+3.00DS镜片的最佳基弯是+8.83D。不能满足患者对眼镜片轻而薄的要求。

特殊镜片的设计 非球面镜片的设计 在屈光不正己矫正的情况下，眼镜片的像质好坏直接关系人眼视物的清晰度与舒适度。对于球面镜片而言，无法借助组合的透镜矫正象差。只能在镜片的几个变量中找出减少象差、提高清晰度的方法。如缩小后顶点距离(VD)，减少放大率的干扰；镜片尽可能薄；选择最佳基弯等方法，将像差控制在较小范围内。

近年来，一些镜片设计者，为了迎合患者的喜好。尝试对眼镜片基弧采用非常平的设计。较平的镜片看起虽然较薄、较美观，但避免不了光学缺陷，使某些象差超出范围，影响视物清晰和舒适。这样的镜片有可能在30度注视范围内视力尚可，30度注视范围以外，则使戴镜者周边视力和动态视力明显受到影向。为了使镜片既平，又能获得清晰的象质，研究人员采用了能将镜片光学缺陷减到最小的最优化镜片—非球面镜片。

什么是非球面镜片？        严格讲，凡是折射面不是球面的镜片，就是非球面镜片。包括：柱镜，渐进多焦点镜片，顶周非球面镜片镜片，都在其中。现代出现的消象差非球面镜片，实际是指顶周非球面镜片。该镜片从镜片中心到周边，曲率半径逐渐增加（镜片表面逐渐平坦）。镜片折射面，根据所选基弧，计算完善的接近理想的非球面曲线。其非球面曲线接近椭圆面或抛物线。平行光线入射镜片，不论近轴光线还是远轴光线都可以会聚为一点。

什么是非球面镜片？ 为了使眼镜外观漂亮，非球面镜片尽可能设计为基弧较平。但过平的镜片，即使用非球面设计，其光学性能会迅速下降。如：用ｎ＝1.6树脂片，非球面设计，＋1.50Ｄ的镜片，基弯+3.25Ｄ。视场张角30度,其场曲为0.02Ｄ,象散0.10Ｄ，像质很好；如果改用较平的＋2.00Ｄ基弯,30度的场曲0.55Ｄ,象散0.71Ｄ,成像清晰度下降，像质就比较糟糕。

非球面镜片设计的目的和优点 目的： 为了减少光学矫正镜片的象差，并使镜片更平，减少镜片放大率。获得更清晰，更薄，更轻的优质镜片。 优点： １）光学优点：减少了镜片的象差，视物更清晰了。 ２）高光度也可获得清晰像 球面的点焦镜片，虽经最佳基弧设计，但＋7.00Ｄ－22.00Ｄ以外的光度不在车尔宁椭圆范围内，无法消除象差。只有用非球面设计才可获得较好像质。 ３）可以使镜片更平，更薄，更美。 球面镜片的镜度愈高，外观愈差。非球面镜片可以选基弧较平的设计，不但使外观漂亮，而且减少周边放大率。使别人看戴镜者的眼睛，不会大小改变许多。

二、高度正镜片设计 三、高度负镜片设计 四、改变眼睛外观的镜片设计

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