自由成型技術(shù)在鏡片制造中的應(yīng)用

文 黃棟

1 鏡片設(shè)計(jì)中的個(gè)性化

自20世紀(jì)60年代第一代漸進(jìn)鏡片誕生以來，人們一直在不斷地提高漸進(jìn)設(shè)計(jì)的光學(xué)性能和質(zhì)量。現(xiàn)代漸進(jìn)設(shè)計(jì)借助高性能的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備，進(jìn)行極為復(fù)雜的“疊代法”設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中融入配戴者的個(gè)性化參數(shù)（最常用的如處方度數(shù)、鏡架尺寸等等），使不需要的像散減小到了數(shù)學(xué)極限，從而令配戴時(shí)動態(tài)視覺舒適且達(dá)到光學(xué)上的合理平衡，這就是個(gè)性化的漸進(jìn)設(shè)計(jì)。例如，目前天鴻光學(xué)推出的全視域內(nèi)漸進(jìn)系列,能依據(jù)配戴者所選鏡框進(jìn)行7種不同的漸進(jìn)帶設(shè)計(jì)，絕大多數(shù)的個(gè)性化漸進(jìn)產(chǎn)品將漸進(jìn)設(shè)計(jì)面制作在靠近人眼的鏡片裝配面（內(nèi)表面）上，因此這種產(chǎn)品也稱為“內(nèi)漸進(jìn)”產(chǎn)品。

為了創(chuàng)造出新的漸進(jìn)設(shè)計(jì)，要求解出由數(shù)百個(gè)未知的和數(shù)千個(gè)可能的方程式組成的方程式系統(tǒng)，并且在設(shè)計(jì)漸進(jìn)鏡片的度數(shù)分布時(shí)，使用極為復(fù)雜的樣條函數(shù)。但是，僅憑這個(gè)計(jì)算過程還不足以創(chuàng)造新的漸進(jìn)設(shè)計(jì)，光學(xué)設(shè)計(jì)師不得不持續(xù)地修改計(jì)算面，以獲得想要的漸進(jìn)面——這就是眾所周知的“疊代法”。

縱觀眾多不同的現(xiàn)代漸進(jìn)設(shè)計(jì)理念，個(gè)性化一直是設(shè)計(jì)師們追求的理想，已然成為漸進(jìn)設(shè)計(jì)的發(fā)展主流。隨著鏡片設(shè)計(jì)方法的不斷改進(jìn)，現(xiàn)代漸進(jìn)鏡片在個(gè)性化程度上已有所突破，使鏡片制造商生產(chǎn)出更為匠心獨(dú)運(yùn)的產(chǎn)品，為配戴者提供適合個(gè)體的理想視覺解決方案（合理開闊的視野范圍、流暢平緩的視覺移動感）。

然而，優(yōu)越的個(gè)性化設(shè)計(jì)，若沒有相匹配的制造手段，是無法將個(gè)性化的特點(diǎn)完美實(shí)現(xiàn)的，生產(chǎn)出的也只能是傳統(tǒng)型的漸進(jìn)片。因此，必須升級傳統(tǒng)的制造模式，這就創(chuàng)造出全新的制造方式——自由成型技術(shù)Free-Form。下面我們分別來了解一下傳統(tǒng)制造模式和自由成型技術(shù)。

2 傳統(tǒng)制造模式

傳統(tǒng)漸進(jìn)鏡片由車房通過加工大規(guī)模制造的半成品毛坯而成。這些由工廠制作的毛坯，其前表面設(shè)計(jì)有漸進(jìn)片所需的基彎和下加光度數(shù)，后表面經(jīng)車房研磨后，加工出所需的厚度和處方度數(shù)。在這種傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式下，漸進(jìn)鏡片的設(shè)計(jì)只能對基彎和下加光度優(yōu)化，所以對基彎和下加光度相同的漸進(jìn)鏡片配戴者，其漸進(jìn)設(shè)計(jì)無疑都是一樣的，體現(xiàn)不出個(gè)性化特征。這就是所謂的“半成品漸進(jìn)鏡片設(shè)計(jì)”。

這種傳統(tǒng)制造模式生產(chǎn)的最簡單的漸進(jìn)鏡片對所有度數(shù)使用同樣的基本設(shè)計(jì)模式，計(jì)算每一基彎和下加度數(shù)（例如單一設(shè)計(jì)模式）。另外，許多現(xiàn)代型漸進(jìn)鏡片根據(jù)不同的下加光度數(shù)（例如多重設(shè)計(jì)），或者基彎來改變鏡片的設(shè)計(jì)模式。這些基礎(chǔ)鏡片設(shè)計(jì)模式的光學(xué)分布基本能滿足不同類別的屈光不正配戴者（如老視等）的視覺需求。

但無論以上哪種設(shè)計(jì)模式，所提供的不同漸進(jìn)面設(shè)計(jì)的毛坯數(shù)量都是有限的，無法滿足現(xiàn)代個(gè)性化的漸進(jìn)設(shè)計(jì)的加工要求?；镜臐u進(jìn)鏡片設(shè)計(jì)模式對不同的基彎和下加光度的組合只有微小的調(diào)整，其性能只適合于普通配戴者。即便是最先進(jìn)的半成品鏡片設(shè)計(jì)也只能夠?qū)σ欢ǚ秶奶幏蕉葦?shù)個(gè)性化（而且通常沒有散光度數(shù)）。因此，配戴者個(gè)體的一些特殊要求，如處方度數(shù)、鏡架特征、獨(dú)特的視覺要求等，都會被忽略了。

傳統(tǒng)制造模式要想加工出理想的個(gè)性化漸進(jìn)產(chǎn)品，就要對所有可能的處方度數(shù)所對應(yīng)的漸進(jìn)設(shè)計(jì)面，進(jìn)行毛坯生產(chǎn)，而由此所增加的半成品毛坯數(shù)量是非常巨大的。這里還未將其他個(gè)性化參數(shù)及每種可能的個(gè)性化參數(shù)的組合考慮在內(nèi)，若是這樣，其數(shù)字將會接近無窮大。因此個(gè)性化的漸進(jìn)設(shè)計(jì)是無法通過這種制造模式實(shí)現(xiàn)的。設(shè)計(jì)師即使已經(jīng)設(shè)計(jì)出相對理想的漸進(jìn)產(chǎn)品，但由于傳統(tǒng)制造模式的限制，制造出的產(chǎn)品也只能體現(xiàn)其設(shè)計(jì)效果的一小部分，形同傳統(tǒng)漸進(jìn)的效果。

3 自由成型制造模式

自由成型（也叫直接表面技術(shù)）制造技術(shù)使鏡片的設(shè)計(jì)可以為每位配戴者量身定做，充分“個(gè)性化”。使用適當(dāng)?shù)膬?yōu)化策略和軟件，漸進(jìn)鏡片可以按照特定配戴者的屈光度等個(gè)性化因素進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。自由成型技術(shù)實(shí)際上縮小了傳統(tǒng)鏡片設(shè)計(jì)技術(shù)和配戴者視覺需求之間的距離。

新生產(chǎn)模式使我們能夠優(yōu)化基本設(shè)計(jì)，盡可能滿足配戴者個(gè)人的要求。由電腦控制的自由成形銑磨機(jī)可以直接在鏡片毛坯上根據(jù)所需的處方度數(shù)，加工出個(gè)性化的漸進(jìn)設(shè)計(jì)表面。這使得車房可以為配戴者提供量身定做的漸進(jìn)鏡片。

3.1 自由成形技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

自由成型技術(shù)可以提供半成品鏡片不可能提供的卓越個(gè)性化設(shè)計(jì)所帶來的視光學(xué)表現(xiàn)。配戴者可以享受到舒適的視覺和寬闊的視域，這些都是根據(jù)配戴者的處方度數(shù)等參數(shù)進(jìn)行的最優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果。

漸進(jìn)鏡片還可以根據(jù)配戴者的人體工程學(xué)、生活方式和生物參數(shù)等相關(guān)因素為其進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。

值得注意的是：如果沒有對配戴者個(gè)體處方度數(shù)等進(jìn)行最優(yōu)化（對遠(yuǎn)用和ADD進(jìn)行處方度數(shù)的補(bǔ)償），自由成型加工的內(nèi)在優(yōu)點(diǎn)是體現(xiàn)不出的。因此自由成型模式制造出的個(gè)性化漸進(jìn)片，通常會表現(xiàn)出實(shí)際的測量度數(shù)（即修正值）與處方度數(shù)（即訂單度數(shù)）之間的差異。這些修正值（即預(yù)測的度數(shù)）將隨鏡片一起寄送出，作為處方度數(shù)補(bǔ)償?shù)膽{證。因?yàn)槊恐荤R片是單獨(dú)優(yōu)化的，每只鏡片所期望的測量度數(shù)和實(shí)際的處方是有差異的，而這種差異是不同的。

3.2 檢驗(yàn)自由成型鏡片度數(shù)

對許多自由成型漸進(jìn)鏡片而言，后頂焦度用于ADD的測量驗(yàn)證，然而，由于漸進(jìn)片下加光度測量的復(fù)雜性，通過隱形標(biāo)記驗(yàn)證ADD更好。