从屈光矫正到离焦定制——眼镜光学设计历经的沧海桑田

孙文娜

现阶段，我国儿童青少年近视高发、早发，已是不争的事实，据《国民视觉健康报告》显示，全国儿童青少年总体近视率为53.6%，其中初中生为58.07%，高中生为78.02%。对于近视一族来说，现阶段仍以光学矫正为主，即戴框架眼镜。此外，一些能够延缓和阻止近视发生及发展的功能型眼镜也逐渐在市场上出现，引起消费者的注意。其实，眼镜从最早单纯地矫正屈光，到最近的离焦定制，已走过了800余年的历史，经历了多次升级换代。本文根据眼镜光学设计的思路变更，将框架眼镜的发展分为三个阶段，并逐一进行分析。

1 第Ⅰ代框架眼镜——先保证能看清

目前，绝大多数近视患者配戴的都是第Ⅰ代框架眼镜，即普通单焦点框架眼镜，其验配方便、配戴安全、价格适中，经过长期的应用，已广为大众所接受。第Ⅰ代框架眼镜的出现最早可以追溯到1289年，由意大利人阿尔马托和斯皮纳发明，是人类利用光学原理改变视力的一次重大尝试。第Ⅰ代框架眼镜的单焦点设计仅能保证镜片中央成像落在视网膜上，镜片周边成像却投射到了视网膜后方，也就是“远视性离焦”。因此周边视网膜为了获得较清晰的成像仍然会尝试向后生长，可能会造成眼轴变长。这也是第Ⅰ代框架眼镜不具备延缓近视防控功能的原因。研究发现，眼轴每增长1mm，近视度数会增长近300度。

清·《苏州市景商业图册》局部，展示明末清初时期苏州的眼镜店

2 第Ⅱ代框架眼镜——通过矫正离焦防控近视

近年来，我国眼镜消费者开始逐渐接受有着特殊光学设计的多焦点眼镜，主要包括：双焦点眼镜、渐进多焦点眼镜、周边离焦眼镜、多点近视离焦眼镜等。

多焦点眼镜最早是由美国著名发明家本杰明·富兰克林在1784年发明的。他所发明的双光眼镜镜片的上半部分为视远区，用于看清远处物体，下半部分为视近区，用于看近。这种镜片除了针对老视眼之外，也可以在一定程度上减少视近工作中的调节滞后，有微弱的延缓近视发展功效[1]。但其镜片有明显分界线，不美观，且具有像跳效应，容易出现调节和集合的不协调及眼位改变，会干扰配戴者对物体空间方位的认知判断。

双光眼镜的发明者，印在美元上的富兰克林

大约一百年后，英国人欧文·艾维斯从大象鼻子的形态中得到启发，首次提出了渐进多焦点镜片（即逐渐增加眼镜片的曲率）的构思，这标志着一种全新的视力矫正概念的诞生。1959年，法国的贝尔纳·梅特纳兹依据此构思成功开发出渐进多焦点镜片，并在临床中应用。研究表明，渐进多焦点镜片对于近距内隐斜患者、近距高调节滞后近视患者的控制效果更佳，可以减缓近视进展作用[2]，但会不同程度加重大部分显性或隐性外斜患者的度数。

随着视网膜周边离焦理论的提出及发展，周边离焦设计的眼镜随之而生。其采用“周边视力控制”技术，将周边视网膜的成像转移到视网膜上或者视网膜前方，提供清晰中心视力的同时，也增加了视网膜周边近视离焦量，从而减缓眼轴增长，控制近视发展。这类镜片考虑得更多是各个方向的周边离焦调整，而不是仅在镜片下方的视近区进行设计。以“多区正向光学离焦”技术设计的离焦眼镜[3]为例，该眼镜通过在周边区设计多个+3.50D的微型透镜，既可以在中央区形成清晰的视觉，也能在周边视网膜前形成焦点，从而减慢近视发展。

第Ⅱ代眼镜的缺点主要是随着焦点的增多，有效的成像光线不得不进行重新分布，这在一定程度上降低了对比度和视觉质量。另一个尚待解决的问题是，统一的离焦设计难以和不同近视患者自身视网膜周边屈光数据精准匹配，而这只有通过第Ⅲ代的离焦定制眼镜才能解决。

3 第Ⅲ代框架眼镜——精准定制更进一步

1970年，霍赫海德等[4]把人眼的周边屈光形态分成了5种类型和12个亚型，同时发现不同类型的近视风险存在明显的差异。显然，离焦眼镜的设计应该是尽可能地去模拟低风险形态，而不同个体的远视形态千差万别，用统一的设计难以兼顾。

随着全社会的近视防控意识逐渐增强，以及周边离焦检测手段的不断完善，第Ⅲ代离焦定制眼镜应运而生。其通过应用光学屈光补偿技术对视网膜屈光状态进行测量[5]，基于不同个体的独特周边屈光分布，进行定制化的光学设计并加工成自由曲面镜片，从而能够在周边视网膜的各个象限均形成理想的近视性离焦。

离焦定制眼镜的主要优势有两点：一方面，通过针对个体的定制设计，其离焦转化面积更充分，离焦设定更精准，有效提升了近视防控效果，理论上明显强于第Ⅱ代镜；另一方面不会对已存在近视性离焦的区域进行过度矫正，避免了对正常视觉的干扰，在一定程度上增加了配戴舒适度。

事实上，眼镜的光学设计与近视的基础研究始终是相辅相成、互为促进的，包括离焦学说的验证、各类动物模型的建立都是通过不同设计的光学镜片来完成的。第Ⅲ代镜的意义不仅在于当下能够提出更好的近视防控方案，也为很多近视学说和研究提供了更为现实的验证工具，有助于揭示更深刻的近视发病机理，为将来推出更优异的光学设计提供了可能性。

随着科学技术的不断发展，眼镜也历经了近一个世纪的变迁，从最初的普通屈光，到现在的离焦定制，越来越个性化，但还需要综合考虑其有效性、安全性及依从性等因素。