渐进多焦点镜片

出处：按学科分类—医药、卫生 上海医科大学出版社《视光学手册》第75页（10804字）

与常规的多焦点镜片相比，为了得到不同距离的清晰视力，常规镜片是通过不同的隔开的子片，而渐进镜片(progressive lenses)是被设计为一个连续的加光部分，使得从远距离经过中间过渡直至近用视点的连续范围都能获得清晰视力，而在连续变化的屈光度之间没有分界线。所谓的调和双焦点镜片(blended bifocal)，在其不同屈光度的区域之间也没有分界线，但与渐进镜片不同的是，前者在调和区域有一部分是无用的光学部分。渐进镜片会产生其他一些不规则的光学作用，后面将予以讨论。

5．3．1 历史

1907年，Owen Aves首次提出了渐进镜片的概念。1909年，Henry Orford Gowland第一次采用了渐进镜片的非球面设计思想。1951年，法国依视路公司的Bernard Maitenaz第一次描述了现代渐进镜片，并于1959年首次投入商业市场获得成功。该种镜片通过从顶部到底部的中间部分连续地增加曲率，其屈光度呈线性变化。即远用部分位于镜片的上部，屈光度逐渐而又连续地改变，直至镜片的下部。近用部分位于镜片的下部。由JosephWeinberg和David Wolk在1962年设计的Omnifocal镜片，也是一种连续渐变的屈光度，但它是利用前后表面不同的结构，以消除非球面设计固有的散光，但是，这种镜片在市场上使用的时间不长。1974年，依视路公司推出Varilux 2镜片，奠定了一种新的概念，即非球面的渐变曲线代替球面曲线的设计基础(图5－9)。从此以后，出现了一系列成功的设计，主要的目标是克服或减轻光学的不调和性。特别是1993年以来，Varilux Comfort镜片被市场广泛接受，证明渐进镜片的舒适性方面已达到了新的高度。

图5－9 镜片的非球面渐变曲线

5．3．2 设计原则

渐进镜片设计的原则是在镜片的前表面使用一种非球面曲率。如图5－10所示，沿镜片前表面的对称线，形成逐渐变化的曲率。理论上认为，镜片可以存在一个屈光度不变的区域，比如在远用区域或近用区域。

图5－10 镜片前表面曲率的变化

对称线上利用非球面渐变屈光度的原理是，在每一个对称线上的子午线屈光度的变化都需要通过环绕周围的曲率并沿着半径轴变化［图5－11(1)］。显然，当眼球沿着水平子午线向周围转动时，屈光度都是变化的［图5一11(2)］。因此，离开中心点其他的非球面都有内在的散光。虽然沿着一个固定的子午线能保持有一个小的球面区域，但是在屈光度变化区域的两侧必然存在着像差。

图5－11 非球面渐变曲率示意图

镜片对称线就是从远用中心经中间槽延伸至近用中心的连线。在大部分镜片设计中，近用中心向鼻侧移位，以接近阅读时的瞳孔位置，因此该线条下移并略向鼻侧倾斜。

某些制造商介绍的渐进镜片由远用区域、中间区域直至近用区域是稳定和规则地增加屈光度的，但是，这些区域的实际测量并不总是与制造商介绍的图像一致。近用与远用的处方屈光度，不能占有镜片的整个远用和近用区域，而是只占有限的区域。根据不同的设计，它们延伸与形成的区域有所不同。渐进镜片像差的强度和分布宽度，在远用和近用区域的两侧能或多或少地被控制。所有现代设计均使用像差控制的原则，不同的是在像差区域的像差的强度、分布宽度之间的平衡作出选择。镜面加工曲线的选择有助于决定设计的特性。

5．3．3 特性

远用区域(A)的大小、形状和位置以及屈光度的稳定性受渐进镜片槽中间(B)开端位置的影响，也受到近用区域区光度的影响。中间槽(intermediate channel，也称之为过渡槽)的宽度是有限的，当近用加光屈光度增加时，此槽趋于更窄。加光屈光度由+1．00D增至+3．00D时，其屈光度渐变的变化率也是不同的(图5－12)。

图5－12 渐进镜片的特性

各镜片中间槽的长度为12～18mm。这并不总是绝对与远用中心至近用中心的实际距离一致，因为标明的尺寸影响到它的位置。例如，如果近用中心标明是一个4mm直径的小圆，从它的边缘量槽的长度是12mm，而从远用中心至近用中心的距离则为14mm。

镜片近用部分的宽度、位置及屈光度的稳定性取决于镜面曲线的选择、加光屈光度以及中间过渡槽的长度。镜片周边部分散光量及散光带的位置涉及到远用部分、过渡槽的不同部分以及近用部分。根据设计的选择，对称线边缘散光量的变化可以是突变的，也可以是渐变的，这种散光的变化率被称为调制(modulation)，用于定量地表示通过过渡槽水平切线侧面区域的这种像差渐变的平滑程度。

制造者可以在垂直过渡槽延缓屈光度的变化，以使散光的变化量及变化率达到最小。这种选择的结果，相对使镜片下部的无散光区域变窄，并对远用部分的屈光度产生一定的干扰。另一方面，镜片也可被设计成渐变的变化率，在远用部分带有少量的散光，在阅读部分有很大的无散光区域，但在过渡区两边的散光变化急剧。同样，有一种设计可使大部分的散光区域置于阅读区域的边缘，或可以将它沿过渡槽移至镜片比较高的部分。

选择某些曲率可使镜片具有一个清楚的和宽的远用部分，接着一个窄的渐变部分，直到近用部分，在两侧交界处可有突然产生的散光变化。设计忽视这种突变散光的变化率和宽度，有利于扩大清晰的远用部分和近用部分。这种设计称为硬性设计(hard design)。我们也可以重新安排曲率半径的变化，使过渡槽和近用部分两侧的像差有较慢或平缓的改变，然而这样会在远用部分产生一些像差，减少远用区域的宽度。过渡槽也可以适量增加宽度，但是却会使它变长，使近用部分位于镜片较低的部位，甚至不符合使用要求。在许多设计中，采用减少近用部分的宽度，以获得稳定的屈光度。与硬性设计形成对比，其边缘部分的像差变化比较缓慢，因此像差变化部分需要较宽的区域。这种设计最大程度地强调渐变的调制，被称为软性设计(soft designs)。周边的畸变像差，远用和近用区域的宽度和过渡区域的变化情况等，都可以用以评价每一种设计的软性程度(degree of softness)。当选择某一种设计方法(硬性或软性)时，设计所具有的缺点被克服的同时，另一种优点也会消失。大部分近代设计尝试在此两种设计特征中间作一些精细的变化，以至最大程度地被戴镜者所接受。

不同设计的畸变像差可以用图形表示，其方法是通过镜片看细方格图形(图5一13)。在图中可以看到软性设计的两侧边缘部分的畸变很小，即直线条的像弯曲较少。这种设计被称为无畸变视力(orthoscopic vision)。新近的渐进镜片设计沿着这一概念进行了发展，在镜片周边部各项作为渐进镜片的设计要素之间作一折衷。但是必须指出，对于戴镜者来说，只要视标固定，而眼睛、头和身体不移动，则在硬性和软性之间并没有明显的区别。同时还需指出，从Varilux 1到Varilux 2设计的变化(从硬性到软性设计)主要是引进了一种原则，即努力使戴镜者在适应周边的畸变像差方面感到舒适。而这一点对于满足戴镜者是基本的，也是非常重要的。

图5－13 渐进镜片的畸变像差

通常满意的设计可概括为以下几点特征：

1)把作用于定向的像差减少到最小程度，特别要注意对周边视力的影响。

2)将远用区域边缘的干扰缩小到最小程度，以保持远用视力清晰，对于驾驶员更为重要。

3)对于镜片的中间视力部分能达到足够需要的宽度。

4)清晰的近用视力，有一个足够的区域宽度，使近用区域稍向内侧偏移并不能过低。

5)将初戴适应期的不舒服感减少到最低程度。

5．3．4 轮廓标绘图

对于一个给定的近用加光镜片其设计是专一的，其特征也是专有的。从一个加光屈光度到另一个加光屈光度都有轻微的变化，因为在垂直槽上是在基本相同的长度上改变渐变屈光度的变化率。一旦制造者的设计基础被认识，则每个制造商保持的模型是可鉴别的。为了鉴别专有的结构，在贯穿镜片所有点的屈光度区域，通过测量并将结果描绘在一个空白的镜片图上，在相应区域将不同的光学性能作一些比较。如果一些具有等量散光值和等量球镜值，则可以在轮廓图上将其汇合标出一个区域，这样一片镜面的轮廓标绘图(contour plots)便产生了(图5－14)。在图上的某一点能显示散光量或是等量的屈光度值，轮廓图显示相等屈光度值的曲线蜿蜒弯曲地通过镜面，散光轮廓图通常不标明柱镜的轴向。通过观察轮廓图，可对一些数据作出评估(例如远用中心、过渡槽、近用中心和散光等)。

图5－14 渐进镜片的轮廓标绘图

尽管有些推销商声称，可以简单地根据轮廓标绘图去评估选择一种镜片设计优于另一种，但是实际应用中却不能证明这一点。因为每一个戴镜者决定最后选择的镜片性能有明显的个人要求，其他的特征和影响到感觉的因素在选择渐进镜片时也必须予以考虑。通过对戴镜者的试验，针对一些专业性的实际问题作以下讨论。

5．3．5 与标准多焦点镜片的比较

三焦点镜片通常将子片的顶部线与下眼睑线对齐。一副常规7mm三焦点镜片的子片中心低于瞳孔中心5～6mm。如果假设每毫米相当于2°，则子片中心将低于瞳孔中心10°～12°。如果研究各种不同种类的渐进镜片的轮廓标绘图，+1．00D的加光度平均落在过渡槽下面14mm处，与三焦点镜片一样，通常作适当的倾斜。可是在过渡槽大约相同位置的宽度平均为5°～8°(4mm)。这个宽度大大低于通常使用的加光子片(为22～28mm)的三焦点镜片宽度。

大部分的平顶式双焦点镜片要求眼球俯视角20°～25°到达它的近点中心，不是所有的渐进镜片都能有一个要求的加光屈光度在一个相同的近点部分。如果按上述要求，仅有一种渐进镜片在21°达到加光屈光度，而其他的必须下落27°～32°才能达到要求的加光屈光度。如果允许边缘部带0．50D散光像差，在俯视角为20°时的平均宽度为6°～9°(3～4．5mm)；在俯视角为25°时，宽度为9°～16°(4．5～8mm)；俯视角为30°时，宽度为9°～28°(4．5～14mm)。

几乎所有的老式渐进镜片在镜片中心40°之内存在较大散光像差，最大的散光区域位于靠近镜片下部的鼻侧和颞侧。近代设计已减少了像散，但是其代价是像散侵入到远用区域，还使要求的近用区处于较低的位置或戴镜者根本看不到近用区。有些镜片显示1．50～3．50D的散光位置比较高或侵入远用区域，有时甚至穿过远用瞳孔相对应的区域。但是对于新型渐进镜片，在远用瞳孔相对应的水平区域要求在16°～30°宽度内像散量低于0．50D，因此对视力并没有太大的影响。

必须强调的是，最大像散区域相当于远用固视点(distance fixation point)和过渡槽之间的位置是极其重要的。相等数量的像散，根据它们从远用固视点和过渡槽的位置与距离的不同，可以得出完全不同的感受和像的畸变。

将渐进镜片与标准多焦点镜片相比较，如果从光学方面看，最初的评价似乎标准多焦点镜片的视觉性能优于渐进镜片。标准多焦点镜片通过两个各自完整的部分显示远用与近用区域。

但是另一方面，对渐进镜片来说，一个渐变的过渡区域可以对每一个固定距离提供一个精确的屈光度，避免了从一个区域到另一个区域的突然变化，以及由此引起的棱镜像移，并且消除了讨厌的子片分界线和从子片边发出的反射光，也不存在子片边缘的盲区。在加光部分，渐进镜片多半更加有效，并且消除了通常双焦点及三焦点镜片带来的美观方面的不足。

5．3．6 眼与头的移动

临床研究表明，许多人接受戴镜的条件是没有明显的意识或正常视习惯方面的障碍。每个人对保证周边固视的方法是不同的，有些人是通过相对保持头位不动，转动眼球朝向新的固视位置，但另一些人仪很少移动眼球，而通过移动头位朝向需仔细看的东西。一片标准的22mm的双焦点镜片视野宽度为39°。大部分的渐进镜片近点视野宽度为25°～30°，其周边部分带有允许的像散，而一片21．5cm宽的纸片要求28．4°的视野宽度。一份研究发现，通过眼球转动起作用约为71%，而头位移动起作用平均为24%。如果头位的移动起作用约占整个宽度的1／4，那么对于标准的22mm双焦点镜片的宽度为39°，加上头位的移动则宽度可达到49°。相反，如果通过头的转动要阅读28．4°宽的纸片，那么渐进镜片的近用区域宽度就足以满足这个目的。问题是任何尝试要去预先判断一个特定的应用功效是很复杂的。因为事实上，24%的头移动只是一个平均值，而对于每一个特定的个体来说，其范围可以是0～100%。

临床观察证实，可以产生一种适应状况，尤其是对于近读视野宽度的利用。当然，对于这种适应，头和眼移动的区别也不能被忽视。许多戴镜者特别是“眼移动”者，总是用独有的方式去抵抗这种适应。

临床试验证实，单纯根据轮廓图来判断近用区域的宽度是不可靠的，尤其是早期的老视具有较高的调节幅度，而调节幅度相对很有限的深度老视情况就大不一样。比如说，如果测试一片“软性”的渐进镜片，在阅读区域，所要求的屈光度区相对狭窄，两侧散光的增加也是缓慢的。轻度老视能使用正或负调节来调整眼的焦距，故通过这一部分的镜片视物时都能得到相对清晰的视力。深度老视由于其本身调节幅度非常小，而加光都很深，镜片阅读区域两侧的散光变化量就非常急剧，而且靠近阅读区域。

5．3．7 设计范围内的变异

由于早期老视还具有较多的调节，因此镜片中间部分使用得很少，而重点是远用部分和近用部分的宽度，在镜片的下部有适当的倾斜度，这样使戴镜者很舒适。而对于深度老视，中间过渡槽的宽度以及屈光度的变化量显得更为重要。同样，将镜片周边部分的畸变像差减少至最小程度，对于初戴者来说将会很快适应镜片。一旦适应了，则随着加光屈光度的增加，戴镜者也能接受随着加光增加而增加的畸变。镜片的特性显示，镜片的畸变像差随着远用和近用部分的宽度增加而增加，而镜片过渡槽的宽度随着加光屈光度的增加而变窄。

5．3．8 比较研究

在临床上，比较研究的方法有两种：一种是渐进镜片与标准多焦点镜片比较，另一种是用多种不同性能结构的渐进镜片相互进行比较。

1978～1988年，进行了19种不同的渐进镜片与标准双焦点镜片的比较，1213名被测试者中，有1045人(86%)选择了渐进镜片。而目前在美国，渐进镜片的实际使用率并没有达到上述百分比。这种现象提示，可能专业眼镜师对于配戴渐进镜片还存在偏见与犹豫，而且，对于如何精确地割边装配镜片和试戴初期如何适应镜片特性两方面的知识都显不足。影响选择的因素可能有以下几种。

(1)加光屈光度 除了两份研究的结论不同以外，几乎所有的研究都赞同这样的结论：加光屈光度较低的渐进镜片最容易被戴镜者所接受。

在本章开始部分已经提到，当戴镜者第一次应用多焦点镜片时，都必须有一个眼位和头位的适应过程。当用单焦点镜片时，戴镜者可向下转动眼球通过镜片下部去看地面和楼梯，路面也可以看得很清楚。当他阅读时，他可以向上转动眼球，但也可以很快地放下他的下巴，使视线通过镜片的中心(如果有屈光参差存在，这便更重要了)。当戴上双焦点镜片时，这个习惯必须改变。戴镜者必须低下他的下巴，通过镜片的中心去看地面才能看清，而当阅读时，必须向下转动眼球，从镜片的下部阅读。这是从单焦点镜片转移到多焦点镜片试戴初期所必须经过的适应过程。对于从来没有戴过多焦点镜片的人，试戴初期的适应过程是需要经过专门帮助的。

几乎所有的研究表明，早期老视对于近用镜片都不习惯，但都显示非常高的渐进镜片的接受率。心理上，他们预计双焦点镜片应有一个适应的周期，但对于渐进镜片，适应期比他们预料的周期短得多。轻度加光的渐进镜片是温和地增加屈光度，戴镜者相对还存在较高的调节幅度，在渐进镜片到达阅读部分时，仍有轻度的屈光度变化，但由于他们还存在一定范围的调节，因此能容易地适应。对于软性设计的轻度加光渐进镜片，其过渡槽显得很长，使阅读区域位于镜片较低处，但戴镜者可使用他们的调节在没有到达真正的阅读区而在过渡槽的下端部分就能看清阅读物。再者，当调节幅度允许戴镜者通过远用区来看清大部分中间距离的视力时，过渡槽的宽度及屈光度的变化率对戴镜者的影响并不大。

对于开始戴用轻度加光双焦点镜片的早期老视戴镜者，在还没有完全习惯于标准多焦点镜片时，却似乎很快能适应渐进镜片的应用。他们适应双焦点镜片过程的记忆，使他们感到新的适应并不很难。因为开始时戴镜者还存在较好的调节能力，也没有太高的加光屈光度。

如上所述，软性设计比较适应于低加光屈光度。对镜片适应最大的影响因素是像差中的定位平衡作用(disorientation effects)和远用区域的清晰度及宽度。软性设计的结果是在周边部分带有少量的散光干扰，但可以减低畸变像差以及改善定位平衡作用。后者对于新的或早期老视戴镜者接受渐进镜片是最重要的。同时还决定于戴镜者对远用视野的需要程度，有一种软性设计提供了大部分戴镜者能最快适应这种特性。

相反，如果一个戴用多年标准双焦点镜片的人，已经变得非常适应了，当其去学习使用渐进镜片时，需要重新适应。老式“软性”镜片将加光部分放在过渡槽下部(过渡槽很长)，使得深度老视戴镜者，由于调节有限，以至不能使用这一部分的加光镜片。同样，有些戴镜者的工作要求镜片的近用区域宽，并能快速地看清阅读物，镜片的周边部分不能有畸变。因此对于年老的戴镜者，头和眼的位置适应与习惯的周期显得较长。

对于阅读矫正采用单焦点镜片、双焦点镜片或三焦点镜片的选择没人作出精确的分析，因为很少有人能了解镜片的所有特性。但看来对于事前戴用标准双焦点镜片的戴镜者改用渐进镜片的成功率还是很高，而且单焦点镜片及三焦点镜片使用者改用渐进镜片的接受率也很高，然而，应该注意要向使用者充分作好解释。对于接受或者不接受比例的研究表明，戴镜者的动机和矫正镜片的使用为重要因素。戴镜者初始选择单焦点镜片、双焦点镜片或三焦点镜片是由于这些镜片能很快到达到周边固视(peroipheral fixation)。对于这样的戴镜者，在尝试推荐采用渐进镜片前，应对其实际需要作仔细的分析。

(2)屈光状况(refractractive status) 对于屈光状况的性质，一般并不予论断。仅有一份研究指出，近视眼对渐进镜片的选择相对远视眼来说更有意义。混合散光和高度散光者对于渐进镜片周边部的畸变所产生的不适感觉不明显。正视眼(emmetrope)与接近正视眼者在刚开始老视时戴渐进镜片是容易接受的。这类人以前从没有戴过眼镜，虽然镜片周边部存在少量畸变，但戴眼镜者不需要化力气去适应它，因为他们活动的时候很少戴眼镜。应该指出的是定向紊乱症状(disorientation symptoms)只是在戴镜者处于运动状态时才发生。因此，他们乐意选择渐进镜片，这种镜片在戴镜者需要的镜片区域提供了加光屈光度，但像差侵入却很少。

(3)生理因素和心理因素(physical and psychological facrors) 有些生理因素应予考虑，如有些人头颈特别短，仰头较困难，难以使视线通过镜片加光区的底部，这类人使用渐进镜片比较困难。对于设计者，应考虑过渡槽的长度，以适应此类人的特殊情况。肩、头颈及背部患有关节炎的病人也很难适应渐进镜片。另外，个别人写字姿势不好，背部过弯，这样的人应用渐进镜片也是不会很满意的。对有些“不稳健的”(unsteadiness)或经常晕车、晕船、晕机的人要注意，这些人常常坐汽车时必须坐在前座。

一份心理品质特性研究指出，还没有发现心理品质与接受渐进镜片明显相关。接受早期硬性设计渐进镜片的人被假定为有一种爱美心理，他们有高度的迫切心情接受渐进镜片，因为这种镜片没有双焦点镜片的一条分界线，至使人们从镜片上不能看出他们是“老光眼”。这在早期老视的人中普遍存在这种情况，但也有的是那些由于生理、病理的原因使老视出现较早的人。这些人选择渐进镜片主要是考虑到美观，因为镜片中没有分界线。但是没有分界线只是其中的一个因素，对于渐进镜片的选择还有很多视力方面的因素，这就是本章前几节所讨论的，而不单纯是一个美观的因素。

(4)职业因素 在一份研究中报道了少数戴镜者因为非常专门的职业要求，需要迅速看清周边事物的工作，而拒绝使用渐进镜片。对此，首先应考虑阅读单焦点镜片或宽子片双焦点镜片。有些职业需要镜片上部有近用区域，或镜片的下部有远用区域，如电工、建筑师等，则也会对一般的渐进镜片难以接受。其他因素，如眼与头在需要快速看清周边视力时的协调动作、矫正加光使用的目的、戴镜者的适应能力，这些因素对于选择渐进镜片或是其他多焦点镜片都是很重要的。

(5)瞳孔大小(pupilsize) 渐进镜片的表面曲率不一致，其光线经瞳孔后的焦点，也有变化。因此，小瞳孔相对来说能形成最佳焦点。可幸的是，老年人的瞳孔会随年龄增加而缩小，而当加光增加时，镜片曲率的变化加快就更有意义。然而，对于开始试戴渐进镜片的人，瞳孔的大小会影响到适应期的长短。如果瞳孔过大，过渡槽两侧的像差及过渡槽本身屈光度的变化都会更加敏感。有些软性设计镜片远用区域的边缘部分带有少量散光，因此瞳孔较大的戴镜者，当向两侧扫视时会带来困难。比如当驾驶汽车从反光镜中观察时便会发生这种情况。

5．3．9 小结

(1)轻度加光的渐进镜片，戴镜者的近用部分视力一般毫无困难。

(2)对于戴双焦点或三焦点镜片已习惯的人开始试用渐进镜片时，需要一个适应过程。

(3)研究显示，有些戴镜者宁愿接受在一定限度内的镜片周边像差，使之阅读位置更好、区域加宽。这样更适合于深度加光的情况。

(4)中间过渡区域对于戴镜者很重要，由于调节幅度有限，而必须使用这一部分镜片去看中间距离的物体。对中间槽的要求取决于戴镜者本人对中间距离部分的视力清晰程度的要求。

(5)有些软性设计镜片使加光区域位置过低，并使过渡槽显得特别长。因此，调节幅度的大小以及对中间视力清晰程度的要求，成为戴镜者在选择渐进镜片或标准双焦点镜片，或一种渐进镜片与另一种渐进镜片比较时的主要影响因素。

(6)戴镜者职业对镜片的使用是一个重要的因素。有些有专门视力要求的职业比如书店工作人员及其他对中间距离视力区域要求很宽的职业应引起注意。同样，机械师的工作对头和眼的位置有特殊的要求，会计师需要扫视很宽的账簿，建筑师和其他使用大图纸的职业者，需要很快到达周边固视，对于这些职业需要快速地调整周边部分的位置，因此必须分别针对具体情况进行仔细分析。

(7)割边装架时，确定镜片相对于戴镜者瞳孔的位置是需要极其精确的。每个制造商都有专门的要求，但是常规是在所有的镜片上标有远用配镜的标志、近用配镜标志以及镜片水平轴线。由于中间槽长度均超过14mm，因此为了很充足地使用近用部分，在选择镜架时，瞳孔中心到镜架下缘的高度须超过22mm。远用配镜标志并不与远用光学中心重合。测量时必须使用瞳距仪，精确测量左、右眼的单侧瞳孔距离。必须精选镜架的大小和倾斜度，使远用及近用光学区域都在镜框架之内，并且使镜片远用配镜标志精确地与瞳孔远用中心相重合(可能的话近用配镜标志应与近用瞳孔距离相重合)。因为最后完成的眼镜其精确位置不仅仅决定于鼻梁，而且还关系到镜片倾斜角(pantoscopic angle)和镜片后顶点至角膜的距离。