非球面设计

一、非球面设计

（一）非球面镜片

术语非球面的意思是“不是球面的”。球镜的表面是规则的，如同球或者球面的表面一样，有一个特定的曲率半径。非球面镜片表面的形状是变化的，整个表面的曲率半径都是不相同的。

（二）非球面设计的目的

为了能够减少光学矫正镜片的像差；使镜片更平，从而减少放大率，使镜片更受欢迎；获得更薄、更轻的镜片，以及设计渐变多焦点镜片。

1．非球面设计的光学目的　大部分屈光力镜片的制造是使用规则的球面，但是镜片屈光力超出＋7.00D～－23.00D的范围，必须使用非球面设计。

非球面镜片表面是在距离光学中心的某一位置开始，镜片表面以合适的速率渐渐改变了原有的曲率，从而抵消周边像差。

2．非球面设计的变平目的　对于球镜的基弧，屈光力越高，则基弧越陡峭。然而基弧越陡峭，镜片外观就越糟糕。选择较平基弧可以使镜片外观不显凸出、更美观，而且也使放大率减少，甚至看上去更薄了，由于平基弧减少了放大率，使戴镜者眼睛看上去没那么大了。不幸的是，如果仅仅减平球面镜片会破坏其光学性能。在镜片周边，球镜屈光力会改变（场曲），并且会产生不期望的散光（斜向像散）。然而，如果减平的镜片表面是非球面，就有可能同时获得美观和良好的光学性能。

3．变平基弧的另一原因　基弧越陡峭，镜片就越容易从金属镜框移出。一般很少为了使镜片基弧和镜框相匹配而减平基弧。但是与其减平球面镜片，还不如使用更平的非球面设计的镜片。

4．非球面设计的减薄目的（几何非球面性）　非球面设计可以使镜片更薄。针对正镜片使用非球面设计，向镜片边缘方向减平锐利前表面或者后表面，抑或镜片前后两面。减平镜片的周边可以使整个镜片更薄。

对于薄的负镜片，使镜片前表面陡峭，向镜片周边方向减平后表面，抑或两面都减平，这样可以减少镜片的边缘厚度。

5．制造渐变屈光力变化的非球面设计　根据定义，任何镜片表面不是球面的就是非球面的。渐变多焦点镜片是通过一个渐进的变陡峭的表面曲率来获得加光度数。

大部分渐变多焦点镜片依然遵循与球面基弧设计相同的规则。换句话说，镜片远用区域的基弧与所需要的球面矫正镜片的基弧相同。

渐变多焦点镜片也可以在远用区域采用减平的基弧。为了避免不期望的像差产生，镜片的前表面应该是非球面性的，如同其他非渐变非球面镜片。

（三）非球面设计避免为移心而磨制棱镜

当球面的单光镜片磨片时，制片工厂能够将光学中心磨制在镜片的任何位置，这是为了获得移心而磨制棱镜。为了移心而磨制棱镜可以使镜片光学中心远离镜片毛坯中心而没有产生任何其他光学问题。另外，当镜片毛坯对镜框尺寸而言太小时，移心棱镜是一个解决办法。

但是如果光学中心远离非球面镜片毛坯的几何中心会发生什么呢？如果移心非球面镜片的光学中心，非球面性将相对偏离眼睛的位置。当眼睛注视某一方向时，会很快到达非球面区域，当转而注视另一方向时，则没有足够快地到达非球面区域。简而言之，非球面镜片的光学中心必须保持与镜片毛坯的几何中心在同一位置。

（四）配镜准则对非球面设计的重要性

优化设计的非球面镜片能够获得最佳的光学性能和美观，但是必须提醒的是，非球面镜片决不允许犯配镜错误。如果球镜没有完全符合各项合适的配适规则，戴镜者仍然可能得到满意的视觉效果。但是如果非球面镜片配适不当，镜片的光学性能会比球面基弧的镜片更糟糕。

非球面的配适指导：非球面镜片的配适规则与其他任何镜片的精确配适规则没有实质区别，包括测量单眼瞳距、测量主参考点高度，以及调整镜框倾斜角度。

1．测量单眼瞳距　眼睛必须水平正对镜片的“非球面同心环”。测量远用的单眼瞳距可以确保正好对准。

2．测量主参考点和补偿倾斜角度　首先，测量主参考点。然后使用倾斜补偿规则，即倾斜角度每2度，主参考点高度减去1mm。非球面区域必须集中围绕镜片的光学中心，因此，即使根据倾斜补偿规则下移超过5mm，也不要使主参考点低于瞳孔中心下方5mm，过多下移主参考点可能导致周边的非球面区域干扰正常的远用视力。

3．另一种测定主参考点高度的方法　倾斜头部测量。

测定主参考点高度的另一种方法是，首先配戴者的头部向后倾斜，直至镜框面与地面垂直，紧接着测量主参考点高度（如果镜框倾斜角度很大，重新测量头部没有倾斜时的高度，测量的差异应该小于5mm）。这种头部倾斜方法与倾斜角度的补偿方法结果相同，且更为简便。

配适非球面镜片的指南，见表3－13。

表3－13　非球面配适指南