第9章 第2节 渐变镜的基本特征和设计原则

一、 基本结构

渐变镜为配戴者提供自远点到近点全程、连续的清晰视觉。镜片表面大体分为三个区域：视远区、渐变区和视近区（图9-1）。有些特殊设计的渐变镜如Interview则只有渐变区和视近区。在渐变区，附加值不断增加，从视远区开始，到视近区结束。

渐变镜是通过改变镜片前表面曲率半径而使镜片屈光力发生变化。与双光镜不同的是，渐变镜前表面曲率从视远区的一定位置（配镜十字）开始，至视近区中心按一定规律变化的渐变度逐渐、连续地增加至一固定值，配戴者从而只需要通过眼睛接近自然生理状态的垂直转动即可使任意距离的视力均达到清晰，不像双光镜或三光镜只能提供两、三个固定的距离才有清晰视力。

１．视远区　　通常渐变镜上半部分都是视远区，含有矫正视远屈光不正的处方，为消除像差，可将视远区前表面设计成非球面。

２．视近区　　从主参考点起，镜片屈光力（正度数）开始逐渐、连续地增加，直至在视近区达到所需的近附加度数，此后在视近区内镜片度数便不再明显变化。在大多数渐变镜片中，视近区中心位于视远参考圈中心下方10~18mm，内侧约2~3mm，具体数值视近附加量及设计样式而异，往往是近附加越大（相当于老视度数越高），视近区中心位置越高、鼻侧偏移量越大；而硬式设计的镜片与软式设计的镜片相比，视近区位置往往也较高。视近区和渐变区的宽度也受近附加值的影响，近附加越高，视近区和渐变区可用范围也相应变窄。

３．渐变区　连接视远区和视近区的渐变区也叫渐变走廊，长度在10~18mm。渐变区的长度、宽度对于配戴者的适应十分重要，取决于度数变化速率（渐变度）、像差区的大小、梯度和近附加的高低等因素。镜片渐变度较大，屈光力增加较快，像差较集中，但变化梯度较大，渐变区较短，但相对较狭窄。

渐变区度数变化的速率，叫做渐变度（图9-2），根据不同的设计样式而不同，可以是线性变化，或呈其他函数曲线形式。渐变度的变化可以是匀速的，也可以是变速的。现代设计的渐变镜更偏向于选择后者，因为这样设计的镜片可以使渐变镜的视近区位置较高、宽度较大，改善了视觉效应（详见硬式设计和软式设计）。

４．像差区　虽然从理论上讲，渐变镜存在自远而近的全程连续清晰视觉，但是由于设计上表面曲率的变化，而导致镜片两侧存在像差区，主要为散光像差和棱镜像差，在一定程度上会干扰视觉、产生视觉模糊或变形，影响配戴者对镜片的适应，也叫畸变区、变形区、模糊区。比较中性的称呼是叫周边区。

这些像差是渐变镜与生俱来的问题，它的存在无论是从设计上还是从工艺上目前都无法完全消除。像差的大小、范围和镜片的设计样式及近附加度数相关，近附加度数越高，像差越显著。即使验配程序无懈可击，镜片两侧的像差仍会造成视物变形，尤其当眼睛由渐变区向旁边看出时更甚。

散光像差对视觉的影响如同散光性屈光不正，会影响配戴视物应获得的清晰度、产生变形效果。而棱镜像差造成的棱镜效应，会令配戴者感觉视物偏移、变形，称为“曲线效应”（图9-3a）。

“泳动现象”也是由棱镜效应引起的，实际上是“曲线效应”的动态版本。当同一眼镜片颞侧和鼻侧对应点及双眼镜片上对应点的棱镜效应不平衡时，配戴者即感觉周边视野物体出现晃动，好像是在水面游泳一样，故称泳动现象（图9-3b），多发生于使用远用区进行运动性视觉活动时。这种棱镜效应差异作为一种像差主要存在镜片周边部分，因此泳动现象的发生提示看远时视线进入周边像差区。也就是说，镜片实际视野太小。

二、 渐变镜的有效视野

通常把实际可用的视远区、视近区和渐变区统称为渐变镜的有效视觉区域或叫有效视野。实际上包括无像差的区域和像差在个体可耐受范围的区域。对渐变镜视野的认识，是正确理解其视觉矫正性能的前提。影响中／近视野范围的主要因素是散光像差的变化情况、镜架和配镜参数、视觉需求和近附加、个体视觉模糊耐受程度。

影响中、近视野清晰度的主要是散光像差，但从光学角度而言，柱镜的光学效果相当于等量球镜的一半。临床研究也发现，柱镜造成的视觉模糊比等量球镜小很多。

通过合适的选择和调整镜架，可以尽最大限度利用渐变镜的有效视觉区域。

渐变镜中、近视野相对较小，但其变化并不是骤然的，而是逐渐变化的过程，实际上包括中央的清晰区、近周边的可接受模糊区和周边的模糊区（图9-4）。由于多数情况下老视者近阅读并不是要求最高的视觉需求，因此大部分配戴者可正常使用清晰区和可接受模糊区（像差量在0.50~1.00D）。不同老视者对同样的模糊量有个体差异，这也是存在不同适应性的原因之一。

临床研究发现，近附加＋1.50D的28mm平顶双光镜在40cm的视野宽度是35cm（远用＋0.50D，配镜高度25mm）。而相同处方的渐变镜在40cm的清晰视野宽度是14cm，加上可接受模糊区是22cm。普通A4纸加页边距是18cm，所以渐变镜的近视觉范围对大多数近阅读是足够的。但在近视野要求较大时，需要辅以水平头位运动来加以补偿。 对于中距离视觉范围，上述渐变镜在67cm中距离的范围是19cm（包括清晰区和可接受模糊区）。中距离的主要视觉活动在视屏工作，这样的范围也是基本足够，必要时配合少量的水平头位运动。 所以对于一般的远、中、近距离的视觉活动，渐变镜都能够提供有效的视野。

三、 渐变镜的设计目标

理想的渐变镜是没有像差的，但是这种设计目前还不可能。设计者所能做的，是在有限的设计参数中寻找平衡点。渐变镜的几个主要设计参数互相关联、互相影响：

（１） 视远区、视近区的大小。

（２） 像差区的类型、数量、变化梯度、分布范围。

（３） 渐变区的可用宽度和长度。

对人体行为的研究发现，视觉在水平方向的运动特征是先转动眼球，在其极限处方才开始转动头部。而在垂直方向上，则更加倾向于减少运动。正常人在自然阅读时，头部自身体竖直线向下转动45度，眼球自第一眼位视轴向下转动15度，可以在该位置不必垂直转动而能观看20度的垂直范围视野（图9-5）。

因此理想的渐变镜至少应当满足以下基本要求： （１） 尽量大的有效视觉区域（视远区、视近区、渐变区的可用部分）。 （２） 尽可能高的视近区（即渐变尽量短）。 （３） 容易适应的像差（像差变化柔和）。 渐变镜设计的改进就是要在上述几组互相矛盾的要求之间，调整对这些参数的倚重程度，设计者往往根据配戴者的需求在各参数之间取得平衡和折中。