004 镜片和镜架材料介绍及树脂镜片的表面处理 - 定配工职业资格(配镜师)

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004 镜片和镜架材料介绍及树脂镜片的表面处理

2009-12-07 08:26:09 来源:网络作者:凯米【大中小】浏览:87117次评论:0条

一、学习目标
了解镜片和镜架的材料及树脂镜片的表面处理。

二、工作程序
(一)镜架材料
制作镜架的材料主要分金属材料和非金属材料两大类。
1.金属材料
(1)金:延展性好，几乎不会氧化变色。由于纯金(24K)很柔软，所以用金制作镜架，一般要添加其他金属以增加强度和韧性。这种添加了其他金属的合金称为开(K)金，如18K、14K、12K、10K等。所谓开(K)金，指金合金中纯金对其他金属的比例。开(K)是黄金的成色单位，24K为纯金，像18K金成色指其中含18份的纯金，而6份为其他金属，其含金量为75%；如果用 750/1000表示的话，说明含银、铜及别的物质为250/1000；如果18K镜架的份量为40g的话，其金含量为l8/24×40=30g。现在，开金一般用作金属镜架的表面处理材料。
(2)铂:这是一种白色金属，质重而价格昂贵，纯度一般为95%，在镜架上的使用同金。
(3)铜合金
1)锌白铜(铜镍锌合金):以铜为基体，以镍为主要添加元素的铜合金，称为白铜；在此基础上添加入元素锌，则称为锌白铜，是一种含Cu64、Ni18、Znl8的三元合金。锌白铜材料因呈银白色，也称为镍银，具有良好的耐腐蚀性能和中等以上的强度，弹性好，加工性(切削性能、电镀性能)良好，易于表面处理，可用于加工镜架的各种零件，也是制作儿童镜架的优良材料。
2)黄铜:以铜为基体，以锌为主要加入元素的铜合金，称为黄铜，是一种含Cu63~65%，其余为Zn的二元合金。色泽呈黄色，由于切削加工容易，可用来作鼻托芯子，缺点是易变色。
3)铜镍锌锡合金:是一种含Cu62、Ni23、Zn13、Sn2的四元合金。由于弹性、电镀性能、耐腐蚀性良好，所以用于加工边丝等。
4)青铜:是一种铜锡合金，根据含锡比例不同，成为具有不同特性的合金。由于弹性极好，适合作边丝材料。缺点是耐腐蚀性差，加工困难。且价格较贵。
5)镍合金:又称蒙乃尔合金，是一种以金属镍为基体添加铜、铁、锰等其他元素而成的合金。蒙乃尔合金耐腐蚀性好，呈银白色，适合作边丝材料。
6)不锈钢:是一种含铁、铬、镍的合金，其中主加元素是铬，含铬量一般为 12~38%之间，同时还可加入镍、钛等元素，是具有耐腐蚀性、高弹性的特殊性能钢，常用作边丝和螺丝，同时，因其良好的机械性能(特别是抗拉强度高)、工艺性及经济性而成为新发展起来的镜架材料，但其切削性能、焊接性能稍差。
7)铝合金:纯铝比较软，呈银白色，一般多为铝合金。铝合金质轻、抗腐蚀性好，有一定硬度，有良好的冷成形特性，表面可处理成薄而硬的氧化层，可染成各种颜色。目前，钛制镜架镜脚连接处的垫圈使用铝合金材料。
8)钛及钛合金:属太空材料，呈银白色，因其质轻、耐腐蚀性良好、韧性高、熔点高、耐酸耐碱、稳定性高，对人体亲和性好(仅少数人群对钛有过敏性)，表面经阳极处理可有绚丽色彩等特点，从80年代初开始应用于镜架行业。
9)钯:属稀有金属，呈银白色，多用于镀色。
10)铑:是一种珍贵的稀土金属元素，呈白色，具有特殊的强度，在金属元素中相当于钻石在宝石中的地位。铑的硬度随着厚度层增加而增加，为了得到所需要的抗腐蚀性，涂层厚度至少必须为0.25纳米(nm)，但须不超过0.5纳米，以保持足够的柔软性，因为内应力随着涂层厚度的增加会引起突然的断裂。
铑不会被一般的酸及某些含有溴及氯混合的酸所腐蚀，铑能抗海上空气及工业所产生的气体。含有铑合金的镜框有非常好的抗腐蚀性，同时铑也阻止了在较低涂层时镍的散乱，避免了对镍的过敏。铑的电镀非常适合于高品质的眼镜架，一般将镜架镀成银白色，性质稳定。
11)钌:一种新的贵重金属物质，象征着高贵、时髦和高品质。它是深灰色单一系列的颜色，具有均匀完美和非常不同于瓷漆或相似产品的外观，是一非常稀少并极困难从铂矿中提炼出的矿石。镜架在镀钌的电解过程授予了决定性的抗腐蚀能力。

2.非金属材料
(1)天然材料
1)角质:系牛等动物的角，现在已不使用，市场上的“角框眼镜”实际上是采用塑料制成的。
2)玳瑁甲:是一种被称为玳瑁的海龟科动物的壳。玳瑁产于热带、亚热带沿海地区，其背面的角质板，表面光滑，具有褐色和淡黄色相间的花纹，玳瑁甲作为镜架材料具有独特的光泽，质轻、耐用、易加工抛光、可热塑，冷时极脆，易变形，但加热加压时可结合，故可修复，对皮肤无刺激。玳瑁甲的品质一般以颜色而论，由于玳瑁产量较少，加工时要求的技术性较高，所以玳瑁甲制作的镜架价格昂贵。
(2)人造材料
人造的非金属材料即指塑料与合成材料。塑料材料分为两类:一是热塑性(热软化)塑料，即可反复加热、再成形，镜架用此类材料易于对镜框及镜脚进行整形；二是热固性(热硬化)塑料，一旦成形便不能再重塑，故常与热塑性塑料混合使用。常见的用于镜架的塑料材料与合成材料包括:
1)硝酸酯:又称赛璐珞，属热塑性材料。可塑性好，易加工成形，着色性好、外观漂亮，硬度较大，不易扭弯。缺点是易受酸性物质侵蚀、易燃、易褪色、老化发黄变脆，一般不刺激皮肤，也不受皮肤分泌物侵蚀，少数人会有皮肤过敏，摩擦时发出樟脑气味。现在己基本不采用。
2)醋酸酯:属热塑性材料。透明性好，易着色，易加工抛光，手感好，加工性能好，不会老化，不易燃烧，耐光性好。缺点是易受酮、高浓度酸、碱侵蚀，机械强度(与赛璐珞相比)稍差。
3)丙烯树脂:又称亚克力，属热固性材料，是丙烯酸树脂衍生物中的一种。材料质硬而脆，透明，可制成许多鲜艳的颜色，重量轻，非常稳定，不易老化，软化加工的温度高，也不易变形，是一种惰性材料，不会受人的皮肤或身体分泌物的影响而变化。缺点是软化点较高。
4)环氧树脂:质轻、染色性能较佳，不易弯曲变形，但镜框成形后伸、缩幅度有限，故对镜片尺寸要求较高。它既具有热固性材料的稳定性，又具有热塑性材料的可塑性，
5)尼龙:具有高度的可塑还原性，强度大，不易破裂，一般采用注射模铸法，但在眼镜架制造中使用较少。

(二)镜片材料
镜片材料采用透明的介质，主要分为无机和有机两大类，在我们的日常生活中还会碰到一种天然介质水晶镜片，这是用石英磨制成的镜片。古代有水晶能养颜明目的说法，但事实上水晶的主要成分是二氧化硅(SiO2，)，最大忧点是硬度高，且不易受潮，但紫外线及红外线的透过率较高，而且水晶中密度不均匀，含杂质、有条纹及气泡等产生，会形成双折射现象，从而影响视力。
1.无机材料玻璃
玻璃是非常特殊的不定型材料，在常温下呈固体，坚硬但易碎，在高温下具有粘性。它通常在约1500°C(2700°F)的高温下熔化形成氧化混合物，冷却后成为非晶体，并保持非结晶状态。
玻璃没有固定的化学结构，因而没有确切的熔点。随着温度的上升，玻璃材料会变软、粘性增加，并逐渐由固体变为液体，这种逐渐变化的特性我们称之为“玻璃状态”。这一特性意味着玻璃在高温时可以被加工和铸型。玻璃材料制成的镜片具有良好的透光性，表面抛光后更加透明的优点。
(1)普通玻璃材料(1.5和I.6)
折射率为1.523的冕牌玻璃是传统光学镜片的制造材料，其中60~70%为二氧化硅，其余则由氧化钙、钠和硼等多种物质混合。有时也将折射率为1.6的镜片划归普通镜片。
(2)高折射率玻璃材料
经过多年的研究，镜片制造商己经找到了在提高材料折射率的同时又保持低色散的方法，即在玻璃中加入新的化学元素。
早在1975年就生产出了含钛元素的镜片，折射率为1.7，阿贝数为41。 15年之后又生产出了含镧素的镜片，折射率为1.8，阿贝数为34。1995年出现折射率为1.9的材料，加入了元素铌，阿贝数为30，这是目前折射率最高的镜片材料。虽然采用这些材料所制造的镜片越来越薄，然而却没有减少镜片的另一重要参数:重量。实际上，随着折射率的增加，材料的比重也随之增加，这样就抵消了因为镜片变薄而带来的重量上的减轻。
(3)着色玻璃材料
在玻璃材料中混合入一些具有特殊吸收性质的金属盐后，会表现出着色的效果，例如，加镍和钴(紫色)，铀和铜(蓝色)，铬(绿色)，铁、镉(黄色)，金、铜和硒(红色)等等。这些着色玻璃材料主要应用于大规模生产平光太阳镜片或防护镜片。一些具有特殊过滤性质的浅色材料(棕色、灰色、绿色或粉红色)也被用于生产屈光矫正镜片，但像这种镜片的材料现在的需求并不多，主要原因是由于近视或远视镜片的中心厚度与边缘厚度不同，从而使镜片的颜色深浅不一致，屈光度越高，颜色差异就越明显。。
(4)光致变色玻璃材料
光致变色现象是通过改变材料的光线吸收属性，使材料对太阳光强度作出反应的一种性质。它的基本原理是使普通的玻璃(包括塑料光致变色材料)在紫外线辐射的影响下颜色变深，以及在周围高温的影响下颜色变淡，这两个过程是可逆的，而且可能一直存在。这一现象是通过激活在材料中混合的光致变色物质的分子而完成的。
1962年出现了第一代光致变色玻璃材料，此后性能不断得到改良。其主要是在玻璃材料中加入了卤化银晶体。这些晶体在紫外线辐射下起化学反应，使镜片的颜色变深。第一代光致变色玻璃材料的变色原理是银原子和氯原子之间的一种电子交换，通过氯化银和周围的环境来表现。在没有光线的条件下，氯化银呈离子态，因银离子是透明的，所以镜片也是透明的;而在紫外线辐射下，不稳定电子离开了氯离子，与银离子结合为金属银并吸收光，镜片则变深。当紫外线辐射减弱，移动电子离开银原子返回氯原子，镜片逐渐恢复了原先的清澈状态。对于一般的光致变色玻璃，变色同时也受到温度的控制，在光照度不变时，温度越低则颜色越深。
光致变色材料大多是灰色和棕色的，俗称灰变和茶变，其他的颜色也可以通过专门的工艺达到。所有的眼镜片，包括熔合双焦点镜片、渐进镜片都可以使用光致变色材料制造。近年来，光致变色树脂镜片的发展较快，材料在不断改良其折射率已不再局限于1.50。

2.有机材料
有机材料可以分为两大类:
热固性材料:具有加热后硬化的性质，受热不会变形，眼镜片大部分以这种材料为主，如CR-39。
热塑性材料:具有加热后软化的性质，尤其适合热塑和注塑，聚碳酸酯PC就是这种材料。
(1)热固性材料
1)普通树脂材料(CR-39)
学名碳酸丙烯乙酸，或称烯丙基二甘醇碳酸酯(Dially Glycol Carbonates)，是应用最广泛的生产普通树脂镜片的材料。它于40年代被美国哥伦比亚公司的化学家发现，是美国空军所研制的一系列聚合物中的第39号材料，因此，被称为CR-39(哥伦比亚树脂第39号)。CR-39被用于生产眼用矫正镜片是在1955~1960年，是第一代的超轻、抗冲击的树脂镜片。
CR-39作为一种热固性材料，单体呈液态，在加热和加入催化剂的条件下聚合固化。聚合是一个化学反应，即由几个相同分子结构的单体组成的一个新的聚合体分子，具有不同的长度和性质。作为光学镜片，CR-39材料性质的参数十分适宜:折射率为1.5(接近普通玻璃镜片)、密度1.32(几乎是玻璃的一半)、阿贝数为58~59(只有很少的色散)、抗冲击、高透光率，可以进行染色和镀膜处理。
它主要的缺点是耐磨性不及玻璃，需要镀抗磨损膜处理。树脂镜片可采用模压法加工镜片表面的曲率，因此，很适用于非球面镜片的生产。
2)中高折射率树脂材料
今天大部分的中折射率(n=1.56)和高折射率(n＞1.56)材料都是热固性树脂，其发展非常迅速。它们的折射率可以使用以下任意一种技术来增加:改变原分子中电子的结构，例如，加入苯环结构;在原分子中加入重原子，诸如卤素(氯、溴等)或硫。
与传统CR-39相比，用中高折射率树脂材料制造的镜片更轻、更薄。它们的比重与CR-39大体一致(在1.20~1.40之间)，但色散较大(阿贝数 45)，抗热性能较差，然而抗紫外线较佳，同时也可以染色和进行各种系统的表面镀膜处理。使用这些材料的镜片制造工艺与CR-39的制造原理大体一致。现在1.67的树脂材料已广泛流行，而且像1.7的树脂材料也己在市场上有销售。视光业的专业人员正不断研制开发新材料，改良原有材料，以期树脂材料在将来获得更好的性能。
3)染色树脂材料
用于制造太阳眼镜镜片的基本上都是在聚合前加入染料而制成的，特别适合大批量制造各色平光太阳镜片，同时在材料中加入可吸收紫外线的物质。
现在的一项技术即是使用浸泡染色法，就是将镜片浸泡在溶有有机色素的热水中，常用的染料有红色、绿色、黄色、蓝色、灰色、和棕色，根据需求可任意调染，颜色的深浅也可以控制，可以将整片镜片染色成一种颜色，也可以染成逐渐变化的颜色，例如，镜片上部深色，往下逐渐减浅，即俗称的双色或渐进色。有机材料的出现，解决了屈光不正者配戴太阳眼镜的问题。
4)光致变色树脂材料
第一代光致变色树脂镜片大约出现在1986年，但是直到1990年第一代 Transition镜片面市后，它才真正开始普及。光致变色效果是在材料中加入了感光的混合物而获得的，在特殊波段的紫外线辐射作用下，这些感光物质的结构发生变化，改变了材料的吸收能力。这些混合物与材料的结合主要有两种方法:在聚合前与液态单体混合;或在聚合后渗入材料中(Transition镜片就采用后一种方法)。光致变色树脂镜片普遍采用几种光致变色物质，在最后的制造中使这些不同的变色效果结合起来，这使得镜片变色不但迅速，而且不完全受温度的控制。
一种新型的光致变色树脂镜片已于1993年投放市场，这种镜片采用树脂材料作片基，用渗透法在镜片的凸面渗透了一层光致变色材料，然后再镀上一层抗磨损膜，起保护和耐磨作用。这项工艺技术可以使镜片的变色不会随屈光度数的加深而出现镜片中央与周围深浅不一的情况，弥补了玻璃变色的不足。再加上片基是树脂材料，轻且抗冲击，所以这种镜片特别适合用于各种屈光不正者使用。
(2)热塑性材料(聚碳酸酯，Polycarbonate，简称PC)
热塑性材料如PMMA，早在50年代就被首次用于制造镜片，但是由于受热易变形及耐磨性较差的缺点，很快就被CR-39所替代。然而今天，聚碳酸酯的发展将热塑性材料带回了镜片领域，并被视光业专业人士认可为21世纪的主导镜片材料。实际上，聚碳酸酯也不是一种新材料，它大约在1955就被发现了，但真正在视光领域的使用仅仅是近几年，它在历经了数年的研制和多次的改进之后，尤其是应用于CD产业，其光学质量已与其他镜片材料相媲美。
聚碳酸酯是直线形无定型结构的热塑聚合体，具有许多光学方面的优点:出色的抗冲击性(是CR-39的10倍以上)，高折射率(ne=1.591，nd=1.586)，非常轻(比重=1.20g/cm3)，100%抗紫外线(385nm)，耐高温(软化点为 140°C/280°F)。聚碳酸酯材料也可进行系统的镀膜处理。它的阿贝数较低 (Ve=31，Vd=30)，但在实际中对配戴者并没有显著的影响。在染色方面，由于聚碳酸酯材料本身不易着色，所以大多通过可染色的抗磨损膜吸收颜色。

(三)树脂镜片的表面处理
眼镜片在满足戴镜者的需求时涉及的主要因素是材料、光学设计和表面处理。现代高科技的发展使得树脂镜片的表面处理方面的技术有了很大的进步。表面处理主要包括染色、加硬膜、抗冲击膜、减反射膜和顶膜。
1.染色:有些戴镜者为了美观、舒适，喜欢镜片带有一定的颜色，或者在镜片的上部到下部逐渐变淡;也有些戴镜者希望镜片能吸收一定量的可见光，在强光下不刺眼;也有些戴镜者需要镜片的颜色能增加视物的对比度。由于玻璃镜片的染色工艺复杂，受到很大的限制，而树脂镜片的染色工艺简单易行，而且效果很好，因此受到戴镜者和眼镜店的欢迎。
(1)透光量:染色的深度将改变镜片对可见光的透光量。ISO国际标准对镜片染色后的透光量，分为5级，即0~4级。见表1-2-2。
染色等级透光量从%到%
080100（≈）
14380
21843
3818
438

(2)选择颜色:镜片的颜色取决于蓝、黄、红三原色的搭配。一般来说使用最普遍的镜片染色是灰色、棕色和绿色。这主要取决于戴镜者个人的喜好。有时也和屈光不正的性质有关，比如近视眼戴棕色的镜片视物较清晰，远视眼戴绿色的镜片视物较清晰。而淡黄色的镜片可以增加视物的对比度，适合于雾天行驶的驾驶员以及某些低视力者。而在雪地中行进时，最好的染色镜片是灰色，一方面可以防止雪地反光，另一方面可以增加视物的对比度。
(3)色度还原:在选择镜片的染色的颜色时，必须要注意色度还原的指数，也就是说，通过有色镜片，看不同的颜色的物体时能保持物体原来颜色的色度。这就要求镜片对可见光谱的其他波段的光的透光量相对比较均衡。一般情况下，染灰绿色的镜片在日光照明下对各个可见光波段的光的透光量的减弱是比较均匀的。因此，我们说这种染色镜片有比较好的色度还原指数。但是有些染色镜片则不同。比如镜片的染色为玫瑰色，戴镜者戴上在日光中看物体时会减少某些物体中的绿色和蓝色的色度，使得戴镜者感到所看到的物体色度偏“暖”。
(4)染色方法:对树脂镜片的染色方法主要采用热浸泡法，即用一种特殊的夹子同时夹住左右眼镜片，放入热染料溶液中，色素渗透到镜片的表层。镜片的颜色的深度取决于染料的浓度、浸泡的时间和镜片片基对色素的吸收速度。比如镜片浸泡1min可以得到非常浅的颜色，浸泡2h可以得到非常深的颜色。
有些戴镜者希望镜片的上部颜色比较深，用于看远，镜片的下部用于看近，由于看近时瞳孔缩小，因此需要颜色比较淡。加工这种渐变色并不困难:将一副镜片同时浸泡在染料中，注意将镜片的上部朝下，一定的时间后用一定的速度慢慢提升，镜片的下部浸泡的时间少于镜片的上部，就会形成上部颜色深，然后逐渐变浅的效果。但是，必须注意的是对于散光镜片，在浸泡前必须确定镜片割边的基准线，然后在浸泡时使镜片的基准线与染料的液面平行。
染色一般应该在加硬工艺之前进行，因为有一种加硬材料是非常难于吸收色素的，比如依视路的TITUS加硬。但是，也有加硬镜片是可以吸收色素的，比如依视路的KROMOS加硬。因此，眼镜店如需要对镜片染色，则在定购镜片时应该问清镜片加硬的性质，或者要求生产厂对镜片染色后再加硬。一旦镜片染上颜色，在日常使用中不会褪色，因为，色素已经渗透到镜片的表层下6~10μm。在长期的紫外线照射下色素会起一些化学反应，但是非常轻微。因此，戴镜者不需要担心镜片褪色。

2.镜片的抗磨损膜(加硬膜)
(1)为什么树脂镜片要镀抗磨损膜?不论是玻璃镜片还是树脂镜片都会产生磨损，在戴镜者每天的生活中不可避免地会接触到灰尘和砂砾，它们的主要成分是硅。戴镜者通过擦拭镜片，砂砾就会在镜片上产生划痕。由于树脂镜片的硬度比较低，因此产生的划痕大大高于玻璃镜片。用显微镜观测镜片的表面可以发现划痕可以分为两类:一类是细小砂砾产生的划痕，比较细小；在电子显微镜下可以看到，条痕很浅，而且周边光滑，这类条痕对戴镜者的视力影响不大，戴镜者本人也不容易发觉;另一类是由比较大的砂砾产生的划痕，在电子显微镜下可以看到划痕较深而且周边粗糙，有时还可以看到小洞。这类划痕如果处于视线通过的区域(瞳孔中心区30mm处)则会影响视力。如图1-2-1和图1-2-2所示。

(2)减反射膜和抗磨损膜的关系。减反射膜是一种非常薄的膜层(约 0.3μm)，材料是无机金属氧化物，硬而脆。当镀于玻璃镜片上时，由于片基比较硬，砂砾在它上面划过，膜层不容易产生划痕。但是减反射膜镀于树脂镜片上时，由于片基比较软，砂砾在膜层上划过，膜层很容易产生划痕。见图1-2-3。

因此，树脂镜片在镀减反射膜前必须要镀加硬膜，而且加硬层的硬度与减反射膜的硬度的匹配有特殊的要求。
(3)抗磨损膜技术
1)70年代初开始对树脂镜片加硬，现在把这种加硬技术称为第一代的加硬技术。这种技术的理论是:树脂镜片之所以容易磨损是因为它太软，玻璃镜片之所以不容易磨损是因为它硬。因此，当时的加硬技术是在真空的条件下在树脂镜片的表面镀上一层非常硬的加硬层:石英。由于这种加硬层的热涨系数几乎是CR-39树脂材料片基的20倍，因此容易脱膜，而且当镜片的表层受到砂砾摩擦时，加硬层容易发生脆裂。因此，第一代加硬技术所生产的镜片的抗磨损效果不理想。
2)80年代以来，由于理论、材料和工艺的发展，加硬技术有了很大的进步。首先在理论上研究人员发现了膜层材料具有"硬度/形变"的双重性，即有些材料的硬度较高，但变形较小，而有些材料则硬度较低，变形较大。由于化学工业的发展使研究人员找到了一种有机材料，这种材料的硬度比树脂镜片硬，但是却不容易发生脆裂。它能够用浸泡工艺镀在树脂镜片的表面。人们把这种加硬技术称为第二代的加硬技术。在这种加硬理论的指导下目前的发展是在有机溶液中融入了硅元素，使镜片的耐磨性进一步提高。
3)90年代以来发展的第三代加硬技术主要是解决树脂镜片镀减反射膜后的耐磨性问题。由于树脂镜片片基的硬度和减反射膜层的硬度有很大的差别，新的加硬理论认为在两者之间需要有一层加硬膜层，对于镜片受到砂砾的摩擦时能起到缓冲作用，而不容易产生划痕。这一膜层材料的硬度必须介于减反射膜和树脂镜片片基的硬度的中间，而膜层材料的摩擦系数必须低并且不容易发生脆裂。这一种材料已经在90年代中期被找到，并被依视路公司用于钻晶复合膜层的加硬膜。
4)近年来的进展随着树脂镜片的普及，加硬技术越来越受到重视。用硅原子替代加硬树脂溶液中的碳原子是研究的重要成果。目前依视路采用的 TituS加硬液中一半为有机基质，使硬膜充满韧性;而另一半是由含有硅元素的无机超微粒物组成，提高了有机基质的硬度。采用浸泡法，镜片经过多道清洗后，浸入加硬液中。经过一定时间后，以一定的速度提起。这一速度与加硬液的黏度有关，并对加硬层的厚度起决定作用。提起后在100度左右的烘箱中聚合4~5h，镀层厚约3~5μm。如图1-2-4所示。

3.眼镜片的减反射膜

1)眼镜片为什么要镀减反射膜?
高级照相机的镜头目前都采用了镀减反射膜的工艺，镀膜镜头所拍摄的像片质量比不镀膜的镜头有明显的提高，特别是在某些照明条件下。眼镜片与眼睛组成了一个光学系统，镀减反射膜眼镜片对视觉有明显的改良效果。我们经常会遇到戴惯了镀膜眼镜的人如换成不镀膜镜片后会感觉非常不舒服。并且眼镜片对于戴镜者来说还具有重要的装饰作用，镀减反射膜对于眼镜片的美观作用具有重要意义。具体分析如下。

1)在镜片的前曲面(凸面)产生的反光会影响戴镜者的美观。

由于镜片的前曲面的反光使得别人看戴镜者时，镜片表面一片白光。如图1-2-5所示。在拍照时，这种反光会严重影响美观。

2)镜片的前曲面和后曲面的曲率不同产生的镜片内反光会产生虚像 (“鬼影”)影响视物的清晰度和舒适性。

眼镜光学的理论认为眼镜片的前后曲面形成的屈光度会使得所视物在戴镜者的远点形成一个清晰的像，也可以解释为所视物的光线通过镜片发生偏折并聚焦于视网膜上，形成像点。但是，由于屈光镜片的前后曲面的曲率不同，而又存在一定量的反光，它们之间会产生内反光。内反光会在远点球面附近产生虚像，也就是在视网膜的像点附近产生虚像点。这些虚像点会影响视物的清晰度和舒适性。如图1-2-6所示。

3)镜片的后曲面(凹面)产生的反光会使我们产生眩光，降低视物的对比度。

我们在看东西时物体上一点的光(通常是反射光)通过镜片到达视网膜，在视网膜上会产生一个像点，如图1-2-7中的1。两个相邻的物点在视网膜上会产生相邻的两个像点，图1-2-7中的2。如果两个相邻的像点能够被分辨，则可以用对比度来表达视力的清晰度。

对比度的计算公式为:C=(a-b)/(a+b)
其中，C为对比度； a是视觉系统对两个相邻物点在视网膜上所成像感觉的最高值；b表示两个像点相邻部分的最低值。如果对比度C值越高，说明视觉系统对该两点感到越清晰。如果两个物点非常接近，它们的相邻部分的最低值比较接近于最高值，则C值低，说明视觉系统对该两点感到不清晰，或不能清晰分辨。如图1-2-7中的3。

我们设想在戴镜者的后面有一个亮灯，如图1-2-6，通过眼镜片的后曲面(凹面)所产生的反光，也会进入眼球，也会在视网膜上产生视觉，会同时增加a和b的数值，

使a+b的数值增加，而a-b的数值没有变化。在这样的情况下，对比度C值减小，视觉系统视物的清晰度就下降了。如图1-2-8所示。

4)反射光占入射光的百分比的多少取决于镜片材料的折射率

反射量公式:
R=(n-1)2/(n+1)2，

式中，R为镜片的一面的反射量；n为镜片材料的折射率。例如，普通树脂材料的折射率为1.5，反射光R=(1.5-1)2/(1.5+1)2=0.04=4%
镜片有2个曲面，假如R1为镜片前曲面的反射量，R2为镜片第2面的反射量，则镜片的总反射量R=R1+R2。(注意:计算R2的反射量时，入射光为100-R1)镜片的透光量T为:
T=100%-R1-R2。

以下我们以几种常用的树脂镜片材料为例，看看它们的单面反射量和镜片的透光量：

材料
折射率n 单面反射量R1% 透光量T%
CR-39 1.50 4.0 92.2
ORMEX 1.56 4.8 90.7
ORMIL 1.60 5.4 89.5

由此可以看出高折射率的镜片如果没有减反射膜，反射光会对戴镜者带来的不适比较强烈。

5)太阳镜和变色镜片是否需要镀减反射膜?
太阳镜或变色镜片在紫外线的刺激下呈现深色时，眼镜片的透光量下降了，但是反射光依然存在，这样镜片凹面的反射光和镜片前后曲面的内反射所产生的“鬼影”和眩光依然会对视觉产生干扰，影响视物的清晰度和舒适性。举例如下。

某戴镜者戴变色镜片没有镀减反射膜，此时戴镜者看一个光亮度为 100Lx的茶杯，在戴镜者的背后有500Lx的阳光。镜片此时为阳光刺激呈现深灰色，透光量下降，加上镜片前后曲面的反射光，戴镜者所看的茶杯的光线进入眼球约为28Lx。镜片后面的500Lx的阳光通过镜片后曲面的反射，有 4%的光线进入眼球，500 Lx×4%=20Lx。这些光线将会对戴镜者要看的茶杯的清晰度产生干扰，干扰量为20/28=0.71。

现在我们来看看戴镜者的变色镜片如果镀减反射膜的情况将会怎样?此时戴镜者所看的茶杯的光线进入眼球会略有增加，假如为29Lx，但是镀膜后镜片后曲面的反光大大减少，假如为0.4%，那么阳光通过镜片的后曲面进入眼球的光线为500Lx×0.4%=2Lx，此时干扰量为2/29=0.068。由此可见，镀膜后干扰量由0.7l下降到0.068，大大提高了戴镜者的清晰度和舒适性。

(2)镀减反射膜的原理

1)镀减反射膜是利用了光的干涉原理。

在图1-2-9中，我们可以看到如果有2个振幅相同，波程相同的光波叠加，结果光波的振幅加强。(如图1-2-9左侧);如果有2个光波振幅相同，波程相差2/λ，则这2个光波叠加，结果互相抵消了(如图1-2-9右侧)。减反射膜就是利用了这个原理。在镜片的表面镀上薄膜，使得在薄膜的前后2个表面产生的反射光互相干扰，从而抵消了反光，达到减反射的效果。如图1-2-10所示。

2)振幅和光程条件。在镜片上镀上的薄膜，为了使它的前后的反射光波互相抵消，必须符合2个条件:一个是光程差条件，通过膜层的厚度控制来达到，膜层厚度

e=λ/4n1

式中，e为膜层的厚度; n1是减反射膜材料的折射率；λ为光波长。

另一个是振幅条件，即，

此主题相关图片如下：

4.顶膜-抗污膜
(1)原理多层减反射膜镜片特别容易脏。例如，戴镜者戴上减反射膜镜片几小时，镜片上往往会出现一层油污，这层油污会破坏减反射膜的减反射效果。那么，如何来克服这一缺点呢?在电子显微镜下观测膜层的表面可以发现减反射膜层呈现孔状结构，因此油污容易浸润于减反射膜层。
解决的方法是在减反射膜层上面再镀上一层极薄的薄膜，它具有抗油污和抗水的性能。由于这层顶膜非常薄，它并不改变减反射膜的光学性能。
(2)工艺这层属于氟化物的薄膜可以用两种方法加工，一种是浸泡法;另一种比较常用的方法是在真空舱中进行。当最后一层减反射膜镀完后，使用蒸发工艺将氟化物镀于减反射膜上。这层薄膜将多孔的减反射膜层覆盖起来，并且能够将水和油与镜片的接触面积大大减少，使油和水滴容易掉下，因此又被称为抗污膜。

5.多层复合膜

对于树脂镜片来说，理想的表面处理应该是包括加硬膜，多层减反射膜和顶膜的复合膜。当然，这3种膜层中加硬膜在最底层，也最厚，约3~5μm，中间是多层减反射膜，厚度约0.3μm，最高层是顶膜，也最薄，约0.005~ 0.0μ1m。如图1-2-12所示。

目前，依视路公司的钻晶(CRIZAL)镜片就是采用复合膜加工的镜片。在镜片片基上首先镀上具有有机硅的加硬膜。然后，采用IPC的技术，用离子轰击进行镀减反射膜前的预清洗。多层减反射膜采用高硬度的二氧化锆( ZrO2)等材料。最后再镀上顶膜。

钻晶复合膜技术的研制成功表明了树脂眼镜片的表面处理技术达到了一个新的高度。

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