除先天因素外,随着社会科技的发展、电子产品的普及,儿童过早接触并沉溺于电子产品;青少年课业繁重,造成用眼负荷过重 ;以及户外活动时间过少等因素导致了近视问题不断加重。原来的普通球面镜片已经不能很好的满足人们对于高视觉质量的需求,非球面设计镜片的矫正效果已获得普遍认可。
名词解释
非球面镜(aspheric lens)顾名思义为“不是球面”的眼镜片。球面镜(spheric lens)曲率连续均匀,整个表面的曲率半径一致,如同一个球。非球面镜的表面会发生形状变化,整个表面的曲率半径不一致。一般而言,非球面镜的表面曲率来自于圆锥截面。
非球面设计的优点
非球面镜的光学特性
非球面镜的设计目的之一就是为了减薄镜片,我们知道,负镜片的屈光力越大,后表面越陡,前表面越平;正镜片的屈光力越大,后表面越平,前表面越陡;不论是负镜片还是正镜片,随着屈光度增加,镜片的边缘厚度或中心厚度随之增加,影响配戴舒适度,能够改善的方式就是采用非球面的几何特性。对于正镜片,边缘厚度限制了中心厚度,采用非球面设计后,镜片前表面曲率变平使边缘厚度增加,因此研磨镜片后可以使正镜片的中央厚度变薄。减薄镜片的厚度还可以采取缩小镜片直径和增加眼镜片折射率的方法,临床上,几种厚度减薄法可以相互结合。(见图1)
对于减薄负镜片,可以采用非球面设计使镜片前表面的周边更陡,或者使镜片后表面的周边变平(见图2),亦或前后表面同时采用非球面设计。
当然,如果镜片是双非球面设计,矫正效果会更优于后表面非球面设计的镜片。
我们知道,镜片的最佳形式是为了消除或者最小化镜片产生的像差,影响戴镜者的主要像差包括: 1.横向色差; 2.斜向像散; 3.场曲; 4.畸变。横向色差与镜片的阿贝数相关,可以通过选择高阿贝数的镜片材料来最小化横向色差。对于镜片的畸变,大多数人比较容易适应,并且只有在镜片形式变化很大,或者处方明显改变的情况下,戴镜者才易察觉。其实对人眼影响最大的像差是斜向像散和场曲,只有选择合适的镜片形式才能降低这两种像差对人眼视物的影响。
斜向像散:简称像散,是指由轴外点产生的影响视物清晰度的单色像差,由于物点不在镜片的光轴上,它发出的光束与光轴产生较大的倾斜角,该光束经镜片折射后,不能聚焦于一点,导致成像不清晰。
场曲:是使镜片周边的球性成分产生屈光力偏差,是镜片的斜向像散被完全消除后,戴镜者通过镜片的周边视物时仍可能感受到的一种像差,也称屈光力误差。
镜片的形式又会影响离轴性能,理想的镜片形式是使戴镜者的视线通过镜片上任意位置时,都能获得与镜片的光学中心一致的视觉性能;对于球面镜,优化离轴性能只能通过改变镜片的基弧,但基弧的改变也有相应的限制,因此,简单的球面设计已经不能完全满足戴镜者的视觉需求。
随着计算机辅助软件设计、旋转机械工艺,以及数控磨削车床的普及,衍生了非球面设计的镜片。简言之,非球面镜片就是通过校正球面屈光力来消除周边像差的,不仅最小化了离轴误差,而且即使是不同镜片种类,镜片的形式也不会相差太大,对于相同的屈光力,畸变也不会明显变化。
案例分享
配戴非球面设计的RGP后,戴镜者的视觉和配戴感的改善情况:
1.最直接的改善就是提高了视觉效果,最大限度的减少相差,同样矫正视力(1.0)的情况下,视物更清晰(见图3-4)
2.镜片边缘的薄化处理,减轻异物感,提高了配戴舒适度,让配戴者可以更快适应镜片;
3.因角膜形态有边缘非球面的倾向,非球面镜片与角膜的吻合度更高,减轻了球面镜片对角膜的局部压迫感,实现了长时间配戴的无负担;
4.良好的吻合度和优化的镜片边弧,可以让泪液循环更加通畅,并及时排掉眼部分泌物,给眼部时刻提供一个清洁、舒润的环境。(见图5-6对比)
镜片前后表面都是非球面设计后,给验配师提供的改善情况:
正常球面镜片在验配时,如果遇到调整镜片的原始镜片直径时,需要调整镜片的其他参数,才能配合最终想要的配适状态,这样就增加了验配的难度(见图7);
而非球面设计的镜片,在需要调整原始镜片直径时,因为镜片相对平缓的设计状态,镜片边缘增加或减少时,基本不会影响到调整后的最终配适,所以是不用调整镜片的其他参数的,这样就更方便验配师验配镜片时想要达到的最好配适。(见图8)
从此病例可以发现,非球面RGP的矫正效果是最好的,明显矫正视力提高的是右眼,因为右眼散光偏大,球面RGP对2.00D以内的散光矫正效果很好,但对散光超过2.00D的屈光不正,其矫正效果远不如非球面设计的RGP镜片。该患者右眼用非球面RGP矫正后,基弧不变,甚至镜片的屈光度相比球面镜片有所降低,但矫正视力明显提高,在配戴RGP的同时,该患者坚持了半年的弱视训练,矫正视力又有了提高。
结论
非球面RGP镜片不仅可以应用在一般的近视、远视、散光的患者,对于特殊角膜的患者,例如圆锥角膜、角膜外伤、角膜移植等,其矫正效果也是远远优于球面RGP镜片的。非球面RGP镜片的临床应用,既可以提供良好的光学性能,又能提高舒适度和美观性,让戴镜者在享受更轻松的视觉效果同时,让生活也更加便利。
<本文已在《隐形眼镜世界》2019年第2期发表>