眼镜片制作流程知识运用.docx

1、眼镜片制作流程知识运用眼睛后部是由细胞构成的复杂膜状物，称为视网膜。视网膜可对光线产生反应，并将接收的信息传达至大脑。然后由大脑将所有活动转化为图像。由于眼睛呈球形，因而视网膜表面也是一种曲面。观看某一物体，实际上包括三个步骤：眼睛首先将物体图像缩小到视网膜能够容纳的尺寸。散射的光线必须聚焦在视网膜表面上。图像必须变成和视网膜曲面契合的形状。为实现以上步骤，眼球的视网膜和瞳孔（眼睛中心的“小孔”，可以让光线进入眼镜后部）之间有一种晶状体，瞳孔前面还有一层透明膜，称为角膜（眼睛的前窗）。这种晶状体类似凸透镜，因为它中间厚，两边薄。晶状体和角膜配合可以将图像聚焦在视网膜上。（有关眼睛功能的更多信息

2、，请参见视觉工作原理一文。）定义像差：因曲面或晶状体表面缺陷而产生的叠影、光晕、波浪纹或虹纹。折射率：用于表示折射能力的比率凸透镜（+）：中间厚，两边薄的镜片，将焦点移向镜片后方凹透镜（-） ：中间薄，两边厚的镜片，将焦点移向镜片前方焦点：折射后光线聚集的点，可能是实焦点（凸透镜）或虚焦点（凹透镜）瞳孔中心：镜片上位于瞳孔正前方的点散光：由于角膜变形引起的额外镜片度数 有时眼睛可能会因各种原因而无法正常聚焦：晶状体或角膜的表面不光滑，会引起像差，产生一种称为散光的图像条状畸变。晶状体可能无法改变其曲面弧度，以正确适应图像的远近（称为适应性调节）。角膜形状不合适，导致图像模糊。多数视力问题都是由

3、于眼睛不能将图像聚焦到视网膜上造成的。以下是几种常见问题：近视，是由于图像在到达视网膜之前聚焦，而导致远处物体的图像模糊不清。近视可以通过佩戴使图像焦点后移的凹透镜进行矫正。远视，由于图像在到达视网膜之后聚焦，导致近处物体的图像模糊不清。远视还会随着年龄增大而发生，但都可以通过佩戴凸透镜进行矫正。双焦镜片，指在一块普通镜片上添加一小块凸透镜，可以帮助远视患者进行阅读或做一些需要近距离用眼的工作，如缝纫等。散光是因角膜扭曲而导致出现另一个焦点，可通过柱镜进行矫正。此外，还能制作用于矫正因两眼无法协同配合（即斜视）而导致双重图像的镜片。这种镜片可以移动图像来配合发生斜视的眼睛。综上所述，矫正镜片的

4、目的是为了纠正像差、调整焦点使其聚焦在视网膜上或弥补其他视力异常。请参阅文章屈光不正视力问题剖析，了解更多关于视力问题的信息。要想了解光线经过曲面镜片时的运动方式，最好的方法是与棱镜进行对比。棱镜一端较厚，光线通过时会发生弯曲（折射），偏向最厚的部分。如下图所示。镜片可以看成是两个曲面棱镜的组合。光线经过镜片后，向棱镜最厚的部分弯曲。制作凹透镜（上图左侧）时，棱镜最厚的底部位于镜片外缘，而最薄的顶部则位于中间。这样可以让光线朝两边发散，将焦点移向镜片前方。镜片度数越高，焦点离镜片越远。制作凸透镜（上图右侧）时，最厚的部分位于镜片中间，最薄的部分位于外缘。光线向中央弯曲，焦点移向镜片后方。度数越

5、高，焦点离镜片越近。眼睛佩戴正确类型和度数的镜片，就可以调节焦点，弥补眼睛不能将图像聚焦在视网膜上的缺陷。镜片度数由镜片的材质和曲面角度决定。镜片度数以屈光度（D）衡量，它表示光线弯曲的程度。屈光度越高，镜片度数越高。另外，屈光度前面的加号（+）或减号（-）表示镜片类型。凸透镜和凹透镜可以组合使用，镜片的最终类型是二者的算术和。例如，一块+2.00D的镜片与一块-5.00D的镜片相加等于：（+2.00） + （-5.00） = -3.00D镜片（即屈光度为 3.00D的凹透镜镜片）镜片形状验光中常用的两种基本镜片形状：球形和柱形。球形镜片看起来像一分为二的篮球。镜面的所有弯曲度都完全相同。柱形

6、镜片看起来像是纵向切开的管道。柱镜曲面的轴向决定了整个柱镜的方向。柱镜只会弯曲沿轴向进入的光线。柱镜曲面通常用于矫正散光，因为柱镜轴经过加工可以匹配角膜上的像差轴。制作镜片时，首先需要镜片毛胚。镜片毛坯在工厂加工而成，并运到各个独立配镜室制作成眼镜。首先将镜片原料倒入模具，制成直径约101.6毫米、厚度在25.4至38.1毫米之间的镜片毛胚。模具底部形成镜片正面的球镜曲面。曲面度数更高的小镜片可以放入模具，以制成双焦或渐进镜片所用的小镜片。如何解读处方多数处方包括四个部分：基本度数（球镜）和类型（凸透镜或凹透镜）柱镜度数和类型柱镜轴向（以度数表示，90度代表垂直；x代表“在”）双焦小镜片的度数

7、（“plus”表示“外加的”）和类型验光师或眼科医生开具的处方的简明形式可能如下所示：2.25 -1.50 x 127 plus +2.00表示：+2.25D球镜基本曲面（凸透镜）-1.50D柱镜，轴向在127度（基本曲面上添加一片凹面柱镜）外加+2.00D的双焦小镜片镜片加柱镜的总度数为+2.25 + （-1.50） = +0.75D。而小镜片处的总度数为（+0.75） + （+2.00） = +2.75D。需要补充说明的是，OD代表右眼，OS代表左眼。配镜室可以从病人的完整处方中获得以下细节：最终镜片所需的总度数（表示为屈光度）。小镜片（若需要）的度数和大小。柱镜曲面的度数和方向。光心位置

8、、是否需要诱导棱镜等其他详细信息。配镜师选择镜片毛胚，毛胚应具有正确的小镜片（称为补片）以及接近处方规定度数的基本曲面。为使镜片度数与处方完全一致，还需在镜片毛胚背面打磨出另一个曲面。多数配镜室的设备都用于打磨凹透镜，因此通常选用度数偏高的凸透镜作为毛胚。如果基本曲面度数过高，则可以在镜片背面打磨出凹透镜曲面，以降低镜片的整体度数。例如，常见镜片毛胚的屈光度为+6.00。如果处方要求总屈光度为+2.00，则需要在背面打磨出屈光度为-4.00的曲面：（+6.00D） + （-4.00D） = +2.00D。（请参考下方的插图。）如有需要，配镜师还可以同时打磨出柱镜曲面。如果处方规定的是凹透镜，我

9、们仍然可以使用屈光度为+6.00的镜片作毛胚。为制作屈光度为-2.00的镜片，我们需要在毛胚背面打磨出屈光度为-8.00的曲面：（+6.00D） + （-8.00D） = -2.00D。第1步第3步定义镜面加工器：一种复合镜面打磨机，用于在镜片表面打磨曲面诱导棱镜：指让光心偏离瞳孔中心的工艺技术矫正镜片可以由玻璃或塑料制成，现在塑料镜片最为常见。虽然有多种不同的塑料都可以制作镜片，但制作流程大致相同。以下列出的大部分步骤同样适用于制作玻璃镜片，但最后我们会注明两者的一些主要差异。配镜室，无论是人工或是自动的，一般都按照以下12个步骤制作处方镜片：步骤1：配镜师选择合适材料和基本曲面的镜片毛胚，

10、并根据需要增加度数。镜片毛胚需要进行打磨，以匹配病人的处方步骤2：如果处方中需要柱镜，则在镜片正面画线标明180度位置，并另画一条线标出第二个曲面的轴向。如果使用小镜片，则以小镜片的边缘作为180度线。镜片光心通常略高于小镜片的边缘，与水平线保持一定的距离。（注意：若不使用小镜片或诱导棱镜，则不必预先标出镜片轴向，可在打磨后确定柱镜轴。）镜片毛胚进行标记目的在于注明柱镜轴的位置。步骤3：由于镜片正面不做任何加工，可覆盖特殊胶膜进行保护。配镜师在镜片毛胚正面贴上保护膜，防止损坏。步骤4步骤6步骤4：根据设备类型，镜片首先需要进行准备以便放入镜面加工器。它通常是能够同时打磨两个曲面的复合镜面打磨机

11、。复合打磨机，也称镜面加工器，在镜片毛胚背面打磨出所需的曲面。操作台上的两个大刻度盘可设置镜片需要打磨的球镜和柱镜曲面。卡盘（也称为挡盖）放置在镜片正面的保护胶膜上。如果镜片带有柱镜曲面，那么要调整镜片方向，使柱镜轴与镜面加工器的柱镜曲面轴相重合。卡盘，也称镜片盖，应该装在镜片正面以便将其装配到加工器上。卡盘中心将会加工成镜片的光心。根据不同设备，使用特殊粘合衬垫将镜片固定，即用特殊合金或塑料将镜片“粘贴”在卡盘上。步骤5：将镜片插入加工器。将固定在镜片卡盘上的毛胚插入加工器。加工器的固定针脚可以将镜片对齐。除用加工器打磨复合曲面外，镜片可能还需要进行其他加工，因此镜片与卡盘之间可能有一定的倾

12、斜度。这个倾斜度可以使光心发生一定偏移（称为诱导棱镜），通常用于打磨较薄的镜片，或者适应处方的特殊要求。镜片在衬有橡胶的打磨室内进行加工。圆锥形套管轴或打磨轮位于打磨室中心。套管轴的外缘是切割镜面用的金刚石，有一定倾斜角度，因此只有套管轴的外缘接触镜片。步骤6：在加工器上设置曲面参数，对镜片进行打磨。该步骤可以全部自动或人工操作完成。人工操作由操作人员手动将套管轴（打磨轮）划过镜片，逐渐推进，直到将镜片打磨成理想厚度。镜片厚度由曲面类型（凸透镜或凹透镜）、镜片材质（有些塑料材质比较坚固，可以打磨得很薄）和其他考虑因素（例如，安全眼镜比日常使用的眼镜更厚）决定。操作过程中如果镜片过热，就可能出现

13、弯曲或断裂的情况，因此必须进行水冷处理，同时，水还可以冲走在此过程中产生的切割物料（即废料）。步骤7步骤9步骤7：将镜片从加工器中取出并放入一种称为柱镜机的特殊砂磨机，以消除加工器留下的打磨痕迹。为此，首先将砂纸粘在逆向契合的曲面卡盘上（例如，+2.00基本曲面/ +2.50 柱镜曲面与 -2.00 / -2.50 的打磨曲面恰好契合），将镜片和卡盘压紧。同时，使用清水冷却并清洁镜片。柱镜机可以同时砂磨两片镜片。气压将镜片和砂磨卡盘紧紧压在一起，定时器可在预设的时间关闭机器。砂磨后，把镜片放入同类型设备中进行抛光，这个机器使用抛光板和抛光剂取代砂纸和水。抛光步骤完成后，镜片应当清澈透光，无明显

14、划痕。砂磨之后，对镜片进行抛光，以便使其完全透光，没有任何划痕。液态抛光剂冲洗镜片后，流入储液槽，以循环使用。步骤8：从镜片上取下卡盘，清洗并检查镜片。有时需在镜片上涂覆特殊涂层。此时，镜片毛胚背面已打磨出新的曲面，并进行了抛光。为了匹配镜架，这块大口径的毛胚的尺寸和形状还需进行加工。根据不同的设备，可以采用不同方法，但通常都须按照以下说明操作。步骤9：镜片毛胚利用一种带有陶瓷或金刚石打磨轮或者不锈钢刀片的线性车床（称为轧边机）加工成形。在此过程中，仍然要使用卡盘固定镜片，但因为只需切割镜片边缘，因此可以使用更为柔和的系统。将小型卡盘放置在需切割镜片的几何中心上，并调整镜片方向，使其对准180

15、度轴线。通常，只需使用粘性衬垫就可以将卡盘固定到镜片上。镜片装入轧边机，并在反面用压力衬垫将镜片固定（就像用大拇指和食指夹住一枚巨型硬币的中心）。镜片装入轧边机。轧边机卡盘缓慢转动，同时镜片切割成形。步骤10步骤12步骤10：把与镜架相符的样片插入轧边机。样片通常用塑料制成，由镜架制造商提供或配镜室自行制造。镜架样片轧边机使用红色样片确定镜片的最终形状。新型轧边机不使用样片，而是用探针测量镜架的形状，并将信息存入计算机，然后由计算机控制轧边机的加工操作。加工时，缓慢转动的镜片被放入快速转动的切割面，直到导杆碰到样片为止。切割面是打磨轮或不锈钢刀，而样片同样不断转动以匹配镜片。若使用全框镜架，则

16、需在镜片边缘切割出斜角或脊面，以便嵌入镜架的凹槽内。若不是全框的，则镜片边缘可保留平面。步骤11：根据镜架形状切割镜片后，就可以准备将镜片装入镜架了。如果镜片需要上色，可以在此时完成染色。在加热容器内放入特殊染料，然后将镜片浸入。镜片在染料中浸没的时间越长，染色就越浓。镜片可以只进行部分染色（褪色效果）、上下部分染成不同颜色，或者混合各种颜色以染出客户所需的特殊色彩。同时还能以相同的方式添加特殊的防紫外线染料。需上色的镜片浸入高温染料。如果使用无框镜架，需沿镜片边缘切割出一条槽线，用于将镜片固定到镜架的细丝上。修剪打磨镜片的尖锐边缘，如果需要，可用抛光轮对边缘进行抛光。步骤12：将镜片装入镜架

17、。再次检查镜架镜片是否合适、方向是否正确，如有需要，替换损坏的螺丝、合叶，将镜架调整平直。彻底清洁制作完成的眼镜，然后包装，准备交给患者。配镜师检查制作完成的镜片是否有划痕或瑕疵。玻璃镜片的打磨和抛光方法与塑料镜片十分类似，不过玻璃镜片要使用金刚石切割镜面，同时两者在一些细节上也可能会有所不同。镜片毛胚通常由质地相对柔软的玻璃制成，装入镜架前，必须通过化学品或加热进行回火，以增加强度。自动工艺的不断进步正在迅速改变镜片的制作流程。例如，目前绝大部分配镜室都使用计算机决定曲面参数并选择镜片，有些设备可以一次自动完成多个加工步骤，甚至整个制作流程。有关眼镜及相关主题的更多信息，请查看下一页上的链接

18、。、对于同种材料制成的凸透镜, 其凸度越大, 屈光度数越大, 反之越小。换言之, 对同一只眼球而言, 近视度数越高, 眼球越突出, 需戴近视镜度数越高。 2、眼球的屈光系统是个可调的“凸透镜”, 因而形态可变, 当眼前放上凹透镜时, 眼球仍具有自我调节功能, 眼睛能看清不同距离的目标和近视或老视患者戴镜能适应本身就说明了这一点。 3、由于普通眼镜与眼球相分离, 形象直观, 容易计算。本节探讨的重点是眼镜对眼球屈光的影响, 对有关眼镜的论述, 都是针对普通眼镜。戴角膜接触镜与普通眼镜在屈光方面具有相同的效果, 其原理和技术在眼镜行业已经很成熟, 因此不再论述。 4、在屈光学中, 只有在某些特殊情

19、况下, 屈光度数为P1、P2两透镜组合产生的屈光效果才是屈光度为P1+P2的透镜。在眼球与透镜组成的光路中, 在效果上或定性的计算中, 也可以有P1+P2这种情况, 这并非透镜组合后的实际屈光效果, 而是一种简化和近似, 因为眼睛具有自我改变屈光度的能力。虽然较难用实验验证, 但从眼球的调节效果看, 它应当具有抵消镜片屈光度的作用, 而该公式却具有简化计算的作用。对于眼球和透镜所组成的系统来说, 至多是两个透镜组成的屈光系统, 因此可以利用屈光学理论进行计算。当戴上透镜时, 因眼球特殊的调节作用, 将透镜的屈光度和眼球调节适应后的屈光度相加减, 也可得到近似值, 虽然与准确地测量眼球的屈光力尚

20、有一段距离, 但在效果上却接近。在该论证中, 尽管从理论上进行了推导, 但实验和测量都非常困难, 就象配制近视镜需要试戴一样, 在用来指导配镜的过程中还要进行试验。 5、从眼球的屈光特点看, 有人测得眼球的静屈光力为+58.6D, 这虽然是一特例, 但也基本反映出眼球具有很强的屈光力, 其调节相对较小, 正常眼为010D左右, 近视眼为n10D(n指眼球的近视屈光度数)左右, 而它又固定在眼眶内, 因此对某一个人来说, 可以认为眼球的屈光系统“透镜”的中心到视网膜的距离不变, 在以后的计算中, 可认为像距为常数K, 对于眼球的屈光来说, 如果能在视网膜上成清晰的像, 该屈光系统仍满足透镜成像公

21、式 1/u+1/k=P 其中K是常数, P为眼球的屈光度数, 是变量, 意思是不同的人看不同距离的目标和不同的人眼球的屈光度数不同, U指目标到眼球的距离。 该公式成立的条件是: 某一时刻, 眼睛看某一距离的目标, 且目标在眼睛的近、远点之间。 从公式看, 正视眼看无穷远处时1/u=0, 上式可化为P=1/K, 可令1/k=P0, 即P0为眼球的静屈光度。当看距眼球为L的目标时, “透镜”成像公式变为1/L+1/K=1/L+P0, 1/L为眼球增加的屈光度数, 1/L+P0即为眼球看距离为L的目标时的屈光度。 对于戴镜者来说, 在一般情况下, 眼球到眼镜中心的距离约为1.22.4CM, 以下用

22、h表示, 但对于某人某一时刻的值是确定的, 设屈光度为P的透镜的焦距为F, 当看距离为L的目标时, 镜片成像公式如下: 1/L+1/V=P =%26gt; 1/V=P-1/L 此时透镜所成像到眼球这一“透镜”的距离为|V|+h, 眼球的屈光情况满足公式: 1/(|V|+h)+1/K=P 从公式看, 如果|V|比h大得多, 根据公式, 式可近似简化为: 1/|V|+1/K=D=|D-1/L|+1/K 由于眼睛透过透镜看到的是虚像, V%26lt;0, 则1/|V|+1/K=1/L+1/K-D=D1+D0-D 从该公式看, |V|的大小取决于物距L和透镜的焦距, 考虑到实际情况, 近视眼镜的屈光度

23、大多数大于-6D, 学生看书、写字的距离大多大于0.25M, 而且根据透镜成像公式可知, 凹透镜屈光度数P(注D%26lt;0, 下同)越小, |V|越小; 物距越小, |V|越小, 如当D=-5, U=0.25时, |V|=0.111M, 仍比0.02M大很多。所以作为理论计算, 在看距离不太近、镜片度数不太高的目标时, 可忽略h, 这样可简化计算, 有利于定性分析。 换言之, 对于薄透镜来说, 如果忽略眼球到镜片的距离, 可以认为因戴近视眼镜致使眼球调节增加的调节度数等于透镜的屈光度数。在眼球与眼镜组成的光学系统中, 各部分所产生的屈光度数可近似相加减, 这种分析可使计算简化, 使问题变得

24、容易。在以后的论述中, 我们将利用这一结果进行定性分析和近似计算。 6、误差分析。如果以公式为标准, 那么产生误差的原因是多方面的, 现对此分析。 (1) 因为眼球的调节与形变同时进行, 有调节就有形变, 有形变就有眼球前后径的变化, 还由于晶状体和角膜本身形变而导致的角膜、房水、晶状体所组成的“凸透镜”光心的变化。虽然近视或老视本身并不能说明其前后径的变化(一说, 近视眼是眼球成像在视网膜前方, 但近调节的过强或睫状肌不能放松都可实现这一点, 不能充分说明眼球前后径变长), 但更不能说明其不变性。这些因素的存在决定了公式中K只是一个近似, 而且近调节幅度越大, K值变化越大, 这是产生误差的

25、一个原因。但考虑到在眼球调节中, 晶状体的屈光度调节和眼球的屈光度(约60屈光度)相差很远,而眼球调节幅度一般少于10个屈光度, 相对较小, 角膜屈光度变化更小, 因此, 可认为“透镜”光心到视网膜的距离几乎不变。 (2) 因每个人的眼球前后径不等, 对不同的人而言, K并非常数, 很难准确测量, 但具体到某一个人的某一阶段而言, 眼球前后径不变, 可认为K是常数。 (3) 对不同的人而言, 眼镜片到“凸透镜”光学中心的距离是一较难测量的变量, 这也影响到计算的准确性。由计算可知, h增大时, 误差增大, 反之越小。 7、在眼前放置透镜时, 与正常眼相比, 如果眼睛仍然能看清目标, 从眼球的调

26、节效果看, 眼镜首先抵消眼球调节的不足, 因此在以后的计算中, 只要在眼球正常的调节范围内, 用于抵消透镜的效果在理论上能够成立, 我们无须注意眼球实际屈光度的变化。对眼球来说, 不管戴多少屈光度的眼镜, 要看清前面的目标, 必须低消眼镜的作用而增加屈光度调节。 8、由于配镜误差、适应等原因, 即使把各种因素都考虑进去,理论对于实践也只是一种近似, 眼球调节幅度较大时, 这种简单化、理想化的理论会因自身形变而使误差增大。再者, 镜片到眼球光学中心的距离随不同的人而不同, 这又无法用物理公式表示, 在具体配制时要具体问题具体分析。 9、对于眼球和镜片所组成的屈光系统来说, 镜片度数是确定的, 而眼球的屈光度数却是个变量, 因此, 把眼球看成是一个可调凸透镜的意思是: 眼睛透过眼镜能看清某一目标时, 眼球的屈光度数确定, 因而完全可以利用屈光学理论进行计算, 但眼球看目标的距离发生变化时, 其屈光度数也随之变化。 10、对眼球与眼镜组成的屈光系统而言, 只有两个“透镜”组成, 可看成一个等效的透镜组, 透镜的度数可相加减, 比如一个+5D的透镜, 可看成是一个(+2D)+(+3D)的透镜组, 虽然在多数情况下并不成立, 但在理论为我们解决问题提供了方便。