|
环境中存在许多对眼睛产生的因素，这些因素可以是直接的，如机械伤、化学伤等外伤；也可以是间接的或潜移默化的，如紫外线或其他辐射线对眼睛的操作等。一些特殊职业或活动也会使人们处于这些潜在的危险中。因此，眼镜在起到视觉功能矫正、美容或时尚的同时，还承担保护眼睛的功能。本章将分析环境中可能存在的潜在操作因素，阐述镜片材料、设计等方面与安全防范的关系，以及介绍特殊职业与眼睛安全防护的关系及其防护措施。
一、光学辐射防护的原理
由于辐射引起的眼睛伤害可能是即时的，也可能是积累的，所以防护的总体原则是“防患于未然”。有三种方法可以用来评估环境辐射是否达到需要防护的程度。
1．安全暴露时限（SED） 是组织辐射暴露阈值和光源照射强度之间的比值。SED可以用来计算UV、VIS和IR的防护。光源可以是长波段，也可以是短波段，只要组织暴露阈值和光源照射强度是在同一个波段范围之内。SED也可以用来评估滤光片提供的防护功能。
2．保护因子（PF）
引起组织损害的照射强度阈值和光源照射强度之间的比值。可用来计算UV、VIS和IR波段的电磁波辐射的损害。
3．相对效应系数 在200~320nm紫外线波段，可以引起光敏性角膜炎、白内障等损害的不同波长的相对权重系数，以270nm最高为1.00。
二．光学辐射防护的主要形式
（一）对紫外线的防护
对紫外线辐射的光学防护主要采取吸收、偏振、干涉滤光的原理来去除过量的光辐射。
1．吸收式滤光片 通常是通过在镜片中添加金属氧化物实现的，例如在玻璃中添加氧化铁可以吸收95%的UV和IR辐射。添加金属氧化物通常会使镜片产生颜色改变，如氧化钴呈现蓝色、氧化铬呈现绿色、氧化铜呈现青色。在皇冠玻璃中添加铈可以吸收紫外线，但镜片仍保持透明无色。这些都称为吸收式滤光片。除上述长波段滤光片之外，也可以制成截断式滤光片，消除不需要波段的辐射。在玻璃中加入硅酸和硼酸会增加UV透过率。吸收式树脂镜片是在镜片生产过程中或表面加工及割边完成后将有机颜料添加到镜片中。
彩色吸收式滤光片可以用来改善视觉功能。例如，如果视标是白色或者红色，而背景是蓝天的话，在眼前放置红色滤光片可以使天空变得稍暗，物体可见度更好。滤光片实际上改变的是物体和背景之间的对比度。同样的原理也可应用于对激光的防护上。将可见光的透过率保持最大，而尽可能提高针对激光波长的光学密度。
仅凭镜片的颜色或染色来判断其所能提供的辐射防护是不恰当的，例如灰色或中性玻璃镜片通常可以透过紫外线和红外线，不适宜用作职业UV和IR防护镜，但是可作为普通用太阳镜，因为不影响色觉。
2．反射式滤光片 真空环境下，在镜片前表面镀一层金属膜层，可以透过可见光、反射红外线，但对紫外线吸收能力较差。
3．偏振式滤光片 除了吸收过量辐射外，还可以吸收上述各反射面产生的平面偏振光。偏振光和普通光之间的区别在于，普通光的振动可以发生在波运动的任意方向，而平面偏振光只在一个方向上进行振动。当光线被反射时，偏振的程度取决于入射角，最大值出现于折射光线和反射光线之间的夹角为90°时。反射光线被完全平面偏振，振动面和反射面平行（水平方向），如果过滤偏振镜片的偏振轴设定为垂直方向的话，反射光线就会被吸收。因此滤光片就能够过滤反射的眩光光线，使眼睛看到被非偏振光照射的物体。被偏振片传递的偏振光大约是入射光的32%。
4．干涉式滤光片 由多层电绝缘膜组成，使特定波长的光谱透过。通过控制膜层的材料（即控制折射率）可以改变所通过的光线波长。干涉镜对入射角和气温改变比较敏感，改变入射角和温度都会改变波的干涉，从而改变透过的光的波长。
（二）对红外线的防护
对红外线辐射的防护是采用真空环境下镀反射式金属膜层。吸收式镜片会将IR以热能的形式再次辐射，很容易穿过眼组织到达视网膜。膜层最常用的金属是银、金、铝和铜。膜层厚度与相应的辐射波长相比，要尽可能小，厚度过大会使反射减少。在考虑红外线的防护时可结合对紫外线等其他辐射的防护。
（三）对可见光的防护
对过量可见光辐射的防护主要是采用太阳镜。对于清晰、舒适的视觉来说，1370cd/m2（400ft L）的亮度是比较理想的，这相当于是在充足阳光照耀下的树荫下面的光强度。
太阳镜以透光率或光学密度OD来表示，在工业界也有用光影系数来表示。光影系数与光学密度的关系为：光影系数=7/3光学密度+1。太阳镜光密度一般要在1.0以上。
太阳镜减少光的辐射主要通过镜片材料的吸收或表面的反射实现：
1．吸收玻璃 这种材料属于整体材料，即在生产过程中将染色剂均匀分布到镜片材料中。在工业上还可以对这些玻璃进行加镀吸收辐射的膜层，但是在镜片中很少如此操作。
2．吸收树脂 吸收树脂是将树脂材料或成镜浸泡到染料中，染料可以渗透到表面下1mm。CR39只能吸收紫外线和可见光，而红外线的吸收会使镜片变形。PC材料则还可以吸收红外线。和玻璃滤片不同，树脂滤片的颜色并不能说明其透光特征。很多生产商还在树脂单体中加入UV抑制剂。
3．反射滤片 在镜片后表面镀一层薄金属膜，能够增加该表面的反射。
反射镜片通过将过量的辐射进行反射而保护眼睛，镀膜要在真空镀膜机中进行，可以做成多种透光率、多种颜色，其机械性能要求和减反射膜相同，必须达到一定的硬度、粘附度等。由于膜层的后表面和空气直接接触，会导致高比例的反射，通常在上面再镀一层氟化镁膜（即减反射膜），以减少过多的后表面反射光进入眼睛。
4．梯度染色 即染色的深度在镜片表面呈连续变化，通常用于树脂镜片。
除了偏振镜以外，太阳镜一般都不能消除眩光，也不改变对比度。太阳镜只是把眩光减少到眼睛可以耐受的强度水平。由于普通太阳镜是以相同比例吸收来自物体及其背景的照射强度的，所以并不改变对比度。特殊用途的太阳镜可以以不同比例吸收物体和背景的光，从而可以改变对比度。眼镜片透光率要在40%以下才能作为防护用的太阳镜。彩色太阳镜可以改变眼睛对颜色的分辨能力，所以夜间驾驶一般不可以配戴太阳镜。两片眼镜片的透光率存在差异会影响深度知觉。太阳镜片表面加工质量不好会造成视觉畸变、头痛、眼疲劳等主觉症状。
太阳镜除了可以减少可见光的辐射强度外，还可以减少紫外线和红外线辐射。有时候也可以用太阳镜来消除水面、雪地、碎石路面的水平反射，偏振太阳镜就可以很好地满足这一需求。
太阳镜被很多人认为更多地具有时尚属性。实际上，无论是否为屈光不正矫正镜片，太阳镜最根本的作用是为眼睛提供辐射防护。对太阳镜的基本要求是：
（1）减少进入眼睛的环境光线强度，提供清晰、舒适的功能性视觉；
（2）消除不需要的可能对眼睛有损害的辐射波段；
（3）维持理想的暗适应或夜间视觉；
（4）保持正常的色觉，体现在能迅速、准确地识别交通信号灯；
（5）抗冲击性能和耐磨损性能好。
三、防辐射眼镜片的材料
图15-3示皇冠玻璃、PC和CR39的光线透过率曲线
皇冠玻璃可以阻断300nm以下的所有光线，但350nm以上的光线透过率却很高。PC则较好。CR39显然是最好的UV阻挡镜片，可完全阻断350nm以下的辐射，对可见光的透过则很高。
大部分的光学玻璃开始在280nm通过紫外线，并迅速在340nm通过率达到90%。除非镜片中加入紫外线吸收剂，否则皇冠玻璃不适合需要紫外线防护的情况下作为眼镜片材料使用。
CR39开始在350nm通过紫外线，在400nm透光率开始达到最大。如果加入了紫外线吸收剂，那么CR39就能完全吸收UVC、UVB和UVA。添加更多的吸收剂可使阻断波长提升到450nm，但这种情况会使镜片呈黄色或橙黄色，而且吸收蓝色可见光会影响色觉，所以除非在特殊环境中，一般不用。
PC对抗紫外线辐射能力稍逊于CR39。PC在290nm开始通过紫外线，在380nm透光率即达到86%。现在多在PC中添加紫外线吸收剂，仅在380~400nm之间有少量的UV通过，和人眼晶状体阻断紫外线的曲线基本相近，一般不会对人眼造成辐射损害。
人们还在接触镜和眼内人工晶状体中添加紫外线吸收剂以提高眼睛对紫外线的防护能力。具有紫外线防护功能的人工晶状体可以防止无晶状体眼或假晶状体眼患者遭受UVA和UVB的辐射而损害视网膜。白内障患者因眩光所产生的视觉功能下降，因镜片吸收紫外线减少晶状体内的光线散射而有所改善，提高了视觉舒适性。对于职业性或非职业性需要过量暴露于紫外线辐射的人们，紫外线防护镜对于减少紫外线引起的角膜、晶状体或视网膜损害裨益非浅。
还有一些镜片可以选择阻断某一或某些特定波长的光线或降低其透过率。 |
