眼镜学 第十一章 眼镜片材料、表面处理

2.硬度
① 硬度高，镜片耐磨性能好，如玻璃 ② 镜片表面镀膜，可增加镜片的耐磨性能 ③ 各种材料的耐磨性能
3.抗冲击性
ß 反映了镜片材料在规定条件下抵抗硬物冲击的能 力。
ß 测试方法：静态实验和动态实验
三、 化学性质
1. 材料对于化学物质的反应特性 2. 在某些极端条件下材料的反应特性 3. 加速老化试验
•很薄，约0.005~0.01um 顶膜 •氟化物
减反射膜
•约为0.3um •氟化镁或金属氧化物
• •最厚，约为3~5um
加硬膜
•含硅的无机元素和有机基质
片基
•树脂材料
ß 变色镜片 ß 太阳镜 ß 偏光太阳镜 ß 染色太阳镜 ß 高面弯太阳镜
有色镜片
变色镜片
ß 是指在紫外线照射下颜色会变深的光学镜片，也称光致变 色镜片。
减反射膜
AR膜
镜片的前后表 面的曲率不同 产生的镜片内
反光
镜片后表面的反 射光
光线反射、光 线吸收等
减反射膜
ß 原理：光的波动性和干涉为基础的 ß 条件：光程差和振幅 1. 振幅：n=√n1 2. 光程差：膜层厚度d=λ/（4n） 材料：氟化镁或金属氧化物
减反射膜
减反射效果
特性
多层减反射膜 减反射膜的反射光残留色
适合所有 收入反射 的理想选
*限制注解 人
可见光， 择
AB==不不适适合合夜夜间间驾驾驶驶使使用用；（有适一合些也户不外适合驾驶使用）；
C=不适合驾驶使用
运动人士
染色镜片
染色材料和染色方法
玻璃镜片
树脂镜片
1.染色材料：金 属氧化物
2.应用：平光太 阳镜或是防护 镜片
1.染色材料：各 类颜色的染料
2.工艺：热浸泡 法、离子注色 技术
变色镜片
原理：在紫外线的（高能量 下）暴晒下，变色因子的化 学键断裂、分子重组，吸收 可见光的能量，达到颜色变 化的效果。
A
B
紫外线
热
变色镜片
• 按材质分类
ü 玻璃
分
ü 树脂
类
• 按工艺分类
ü 掺入式变色
ü 传统膜层式变色
ü 改良膜层式变色
掺入式变色 整个镜片基片中都
充满变色因子
传统膜层式变色 镜片顶膜中很薄的
减反射膜的镀膜技术
检测
镀膜 前准 备
镜片 上架
入炉
镀膜
出炉
镀膜技术（蒸发镀膜）
顶膜
顶膜（抗污膜）
原因
减反射膜分子间 隙大 空气灰尘多 污渍会影响减反 射膜的效果
原理
将多孔的减反 射膜覆盖起来 ，且减少接触
面积
工艺
材料：氟化物
方法：浸泡法
、真空法
复合膜
ß 理想的表面处理：加硬膜、减反射膜和顶膜的复合系统
色差
色差
2、阿贝数
① 色散现象所表现的是离轴物体边缘带有彩色条 纹。
② 用阿贝数反映镜片的色散力。 ③ 数值越小，色散越明显，对视网膜成像质量的
影响就越大；数值越大，色散越不明显。
2、阿贝数
④ 一般来说，材料的折射率越大，阿贝数越低， 色散现象越厉害，成像清晰度越差。
⑤ 光学镜片的阿贝数在30——60之间。
全能镜片
视觉清晰度
（阿贝数）
45
CR-39
58
PC镜片 高折射率镜片
31 32-41
2、阿贝数
⑥ 影响： ß 在镜片中心，色散可以被忽略 ß 用高色散材料制造的镜片周边部，色散现象才易
被察觉。
3、反射性
① 反射率是指：光线经过眼镜片界面时，反射的光 通量与入射光通量的比值。
② 影响：清晰度和舒适性；美观性 ③ 与折射率的关系：镜片材料的折射率越高，因反
1、折射率
① 定义：是指特定波长的光线在真空中的速度与其 在折射媒质中的速度的比值。
② 镜片折射率的大小由镜片的材质和入射光的波长 所决定。
③ 折射率同波长的关系：波长越长，折射率越小； 波长越短，折射率越大。
1、折射率
④ 折射率分类：
普通折射率 中折射率 高折射率 超高折射率
1.48≤n＜1.54 1.54 ≤ n ＜ 1.64 1.64 ≤ n ＜ 1.74
膜层是变色因子
改良膜层式变色 镜片表面下约0.2mm
深度有变色因子
变色镜片
变色因素
光源种类：紫外线短波长光照射后， 变色速度快，浓度大；长波与之相反
光线照射强度：强度越大，变色越快， 浓度越大（户外，高原，雪地）
温度：温度越低，变色越快，浓度越 大
镜片厚度：镜片越厚，变色速度越深
染色镜片
染色镜片
性能
加硬膜 减反射膜 顶膜
颜色
绿膜 蓝膜 黄金膜 ……
膜层
镀膜方法
化学镀膜法 成膜物质在镜片表 面上相互间化学反 应而成膜的镀膜方 法，包括：水解法 、高温分解法、置 换反应法等。
物理镀膜法（真 空镀膜）
是以物理为基础 的镀膜方法，包 括：蒸镀法、溅 射法、等离子体 化学气相沉积法 等
加硬膜
ß 加硬膜：又称为抗磨损膜
光的吸收量会很大，30%的光线吸收相当于30% 的光通量在镜片内部的减少。
6、透光率
ß 透光率：指光线通过眼镜片后的光通量与进入眼
镜片前光通量的比值。 ß 不同折射率镜片的透过率比较
折射率 单面反射率系数（%） 透光率（%）
1.50 4.0 1.56 4.8
92.2 90.7
1.60 5.4
89.5
1、普通树脂
3. 优点：轻、抗冲击性能好、价格便宜 4. 缺点：耐磨性能差
2、CR-39
ß 最初是军用材料，20世纪50年代应用于眼用镜 片。
ß 特点
折射率 阿贝数 透过率 比重
CR-39
1.498
58
92%
1.32g/cm3
3、MR系列
ß 是三井化工的材料
4、PC
① PC(Polycarbonate)、聚碳酸脂，也被称为“太空 片”。
n≥1.74
1、折射率
⑤ 意义 折射率与镜片厚度的关系：
1、折射率
⑥ 曲线变化因子（CVF） CVF =0.523/(nd-1) （玻璃）
=0.498/(nd-1) （树脂） 意义：
Þ 比较眼镜片厚度的常用参数 Þ 转换眼镜片的屈光力 Þ 镜片折射率
讨论
为什么有些戴镜者抱怨说:“我通过镜片中心看物体 很清晰，但通过镜片边缘看物体模糊”
眼镜片材料及表面处理
学习目标
掌握：眼镜片材料特性 熟悉：眼镜片材料的分类 了解：眼镜片材料的要求
眼镜片是一个复合系统
一． 材料的特性 二． 材料的分类 三． 表面膜层处理 四． 分类
镜片材料的要求
ß 轻、薄 ß 成像好 ß 透光性能要好 ß 能吸收有害射线 ß 化学稳定性好 ß 具有一定的机械强度 ß 有好的热稳定性
膜层
ß 镜片膜层：镜片在冷却加工完成后，通过物理方法或化学 方法在镜片的表面涂敷一层或多层物质，以提高镜片的物 理性能和化学性能，或者对外来的有害光线起阻挡和吸收 作用以保护眼球不受侵害。
ß 作用：提高透光率，增加清晰度；保护眼睛；减少反光， 使镜片更美观；消减眩光
膜层
结构
单层膜 双层膜 三层膜 多层膜 ……
•
什么是蓝光？
ß 波长为400-500nm的高能量可见光，人眼的感觉呈现蓝色。
生活中的蓝光
电脑、手机、液晶电视LED等，发 出大量的短波光（蓝光）。
LED的蓝光怎么产生的？
可见光光谱
蓝光
荧光粉 （黄色）
出现 白光
蓝光怎么伤害我们
——蓝光具有较多的能量
红色(长波段)被悬浮 蓝色(短波段)被悬浮粒
粒子反射较少
子反射较多，容易散射
波长越短，能量 越强，并易出现
散射继而降低影
像的对比度及清 晰度，并令眼睛 容易疲劳。
有效阻挡蓝光
防蓝光镜片的特定 波段（380~500nm）
吸收比：40.2%
有效阻挡蓝光
体验沟通
为什么透过镜 片，视物发黄？
透过镜片视物有浅黄的柔 和感觉。这是镜片膜层隔 滤了有害蓝光后其补色的 显现。
ß 密度、折射率 ß 阿贝数 ß 透光率 ß 紫外线阻断 ß 耐腐蚀 ß 抗冲击性 ß 耐用性
一、镜片基本特性
（一）光学性质：计算屈光作用和控制光学性能。 （二）物理性质 （三）化学性质：通过外界所可能接触的化学物质 了解材料的相应变化。
一、光学性质
1. 折射率 2. 阿贝数 3. 反射性 4. 散射和衍射 5. 吸收性 6. 透光率 7. 紫外线阻断
线性能差、价格高、折射率低
（二）玻璃
1. 材料：主要是由氧化物组成 2. 分类
① 折射率 ② 吸收属性
（二）玻璃
3. 优点：硬度高、透光性好、折射率范围广 4. 缺点：重量重、易碎、价格高
1、普通树脂
① 主要成分为有机物，以碳、氢、氮、氧为主。 ② 分类：热固性材料和热塑性材料 •热固性材料：在常温状态下以液态形式存在，再 加入塑化剂等凝固性物质使材料固化，加热以后不 会软化进而液化的材料。 •热塑性材料：加热以后会软化进而液化的材料。
染色性能
级别
光透过率
透光率
用途
限制
0
81-100
非常浅
室内或阴天
无
1
44-80
浅色
低光照
A*
2
19-43
中性色
适度光照
A*
3
9-18
暗色
明亮光照
B*
4
3-8
非常暗
特殊亮光照射
C*
*限制注解 A=不适合夜间驾驶使用； B=不适合夜间驾驶使用（有一些也不适合驾驶使用）； C=不适合驾驶使用
染色镜片
染色性能 颜色选择与色度还原
3.应用：大批量 制造
偏振镜片
ß 偏振镜片：又称为偏光眼镜片，是指只允许自然光中某一 特定偏振方向的光透过眼镜片。
ß 偏光膜是允许光线在某方向分量通过，而阻止另一方向透 过。（阻隔水平光线）
渐进镜片
渐进镜片：在同一镜片上实现了从远至近无数ADD的逐渐变
•
化，通过头位或眼睛的移动，可使任意距离的视力达到清 晰。 适用人群：调节力弱的人群
② 属于热塑性材料 ③ 优点：
ß轻 ß安全 ß薄 ④ 缺点：耐磨性差、受热易变形、加工困难
5、Trivex
① 原材料为全球视光行业巨头美国PPG公司推出 ② 优点：
ß清晰 ß超轻 ß安全
③ 缺点：不适合高度屈光不正镜片
抗冲击性能
耐腐蚀性能
学习目标
掌握：镜片表面膜层处理 熟悉：防蓝光眼镜片 了解：眼镜片的染色；光致变色镜片；偏振眼镜片
绿色
棕色
灰色
水银
茶色
浅蓝色、粉 红色等
眼疲劳少，可提高 均衡地吸 镜片表面 滤除大量 是装饰性多
抑制色像 对比度，收可视光 采用高密 蓝光，可 于实用性的
差，保持 容易产 线，色调 度的镜面 以改善视 镜片
自然的色 生颜色 变化少。 镀膜。这 觉对比度
调
变化 防止眩光 样的镜片 和清晰度，
功效高， 更多的吸 是驾驶员
第四代
第一代
理料论、、工材艺
20世纪70年代 石英材料 真空镀膜 脱膜
第二代
20世纪80年代 浸泡工艺
第三代
20世纪90年代 材料硬度介于 减反射膜和片 基之间
20世纪90年代后 硅元素和有机基质 浸泡法
加工方法：
浸泡法
加硬膜
ß 测试方法 1.临床使用 2.磨砂实验 3.钢丝绒实验
加硬膜
镜片前表面产 生的反射光
7、紫外线阻断
7、紫外线阻断
防 紫
UVA
UVB
外 UV-1
99%
99%
线
性 UV-2
90%-99%
99%
能
UV-3
70%-90%
99%
（二） 物理性质
物理性质通常反映块状固体材料的特性。 1. 比重 2. 硬度 3. 抗冲击性
1.比重
ß 与镜片重量相关。
CR-39
高折射镜片
PC镜片
trivex
射而损失的光线就越多。 ④ 控制
3、反射
Байду номын сангаас
⑤ 不同材料镜片前表面的反射率：
镜片材料
有机玻璃 Cr39
光学玻璃 冕玻璃 高折射玻璃
折射率
1.490 1.500 1.516 1.523 1.806
表面反射率
3.87 4.00 4.21 4.30 8.25
4、散射和衍射
影响：舒适性及清晰度
5、吸收性
① 镜片的吸收性：眼镜片材料对光能量的吸收特性。 ② 影响：光线透过率降低 对于非染色眼镜片是可以忽略的；染色或变色镜片，
Þ 使用冷水、热水、酸类以及各种有机溶剂 Þ 耐火性测试
二、镜片材料的分类
（一）水晶 （二）玻璃 （三）树脂 1. 普通树脂 2. CR-39 3. MR系列 4. PC 5. Trivex
（一）水晶
1. 是天然材料，也是最早使用。 2. 主要成分是二氧化硅。 3. 优点：硬度高、耐高温、耐腐蚀、质地细腻 4. 缺点：双折射现象、重量重、加工困难、防紫外