温州医学院文本镜片材料教案_眼镜学第十二章.doc_大学文库

3 其中，黄光 (587.6 nm) nd = 1.500 红光 (656.3 nm) nC = 1.496 蓝光 (486.1 nm) nF = 1.505 阿贝数与材料的色散力成反比。通常镜片材料的阿贝数值在 30 至 60 之间。阿贝数越大，色散就越小；阿贝数越小，则色散就越大，对成像质量的影响就越大。常用镜片材料的阿贝数如表 12-2 所示。用镜片材料的阿贝数玻璃材料 Vd 树脂材料 Vd 1.5 59 1.5 58 1.6 42 1.56 37 1.7 42 1.59 31 1.8 35 1.6 36 1.9 31 1.67 32 1.74 33 尽管所有镜片都存在色散，但在镜片光学中心区域，这个干扰因素可以被忽略，只有在用高色散力材料制造的镜片周边部，色散现象才易被察觉。在这种情况下，色散现象所表现的是离轴物体边缘带有彩色条纹。在低对比条件下，彩色条纹可能被忽略。但是轴上色差引起的视敏度下降，即离轴模糊现象，会使戴镜者抱怨：“当我通过镜片中心视物时很清楚，但当通过镜片边缘视物时是模糊的”。 2. 反射率（reflectance，p）光线在镜片表面会产生反射现象，光线反射会影响镜片的清晰度，而且在镜片表面会产生干扰性反射光线（图 12-1）。针对未经表面处理的镜片，即不改变镜片材料本身反射量的条件下，镜片单面反射率的计算公式如下：计算 1.5 折射率镜片材料的反射率。解：光线入射镜片第一表面时产生的反射率 p1 为： 2 2 1 2 2 ( 1) (1.5 1) p = 100% 100% 4% ( 1) (1.5 1) n n − −  =  = + + 光线入射到镜片第二面时的入射率为：100% - 4% = 96% 光线入射镜片第二表面时产生的反射率 p2 为： 2 2 2 2 2 ( 1) (1.5 1) p =96% 100% 96% 100% 3.84% ( 1) (1.5 1) n n − −   =   = + + 则 1.5 折射率镜片材料的反射率 p 为： p = p1 + p2 = 4% + 3.84% = 7.84% 对于眼镜片而言，镜片材料折射率越高，镜片任一表面的反射率也越大，因反射而损失的光线就越多（表 12-3）。这种现象会使镜片内部产生光圈现象从而导致镜片厚度明显，使

威镜者的眼晴会因为镜片表面的光线反财而被隐藏，。使敏镜者生虚仪成鬼现象，使眼镜者产生眩光而降低了对比度等等。对于这些问题的解决办法是在镜片表面镀诚反射膜，不同折射率镜片的反射半比较折射率 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 反射率 7.8m 10.售 12.3N 1五.7% 183篷 3.光收和班(diffusion and diffraction of1iht) (1)散射：光线在各个方向上被散播的一种现象，它一般在固体表面以及透明材料的内部产生，理论上镜片表面设有散射现象发生，因为镜片的磨片过程（抛光》清除了这一现象。然而当镜片由于外界污染而弄脏或表面由于油淡而核刷不清时会产生酸射。镜片内部的散射也贝是偶尔可能会使镜片呈黄色或乳白色。合格的镜片只有非常少量的敏射光线产生，通常可以范略不计。 (2)面射：光线遇到小障得而改变行径方向的一种现象。在眼镜学里，行射现象是需引起重视的，因为衍射会使镜片表面产生异常干扰。允其是在使用不当成不小心使镜片表面磨损的情况下。 4.警外线切断(Wc四t©延)光线包含了不同的波长射战，可以显现为明显的饨色色彩，例如赤，橙、黄、绿，青、蓝和紫色。红光的波长最长，繁光的波长最短。可见光谱引起视觉感应的波长范围是从80纳米的紫光端点至7阳纳米的红光端点。超过红光端点的为虹外线。吸收了红外线会引起温度上升，即所请的热射战。超过紫光端点则为紫外线，能够引起化学作用。光幅射可区分为三大类：繁外线、可见光及红外线。红外线一般不对眼睛造成意险，需注意的是工业作业的800-120钠米的红外线可导致热辐射性白内障。较长被长的可见光他会引起温度上升和化学作用，但与红外线、紫外线所引起的作用相比则较少. 根据190年on分类法，亦可将辐射线分为以下五大类： (1) 短波紫外线：13,6nm-310n面 (2) 长波紫外线1310mn·390ma (3) 可见光：390mn~780na (4) 短波红外线：780mm-1500nm (5) 长波红外线11500a-100.000mm 我门习惯上将素外线分为三个波段，C(10-280a),WB(280-315nm)以及WA (315380nm》,WC一校被大气层中的氧、氯和臭氧层所吸收，但不排除工业米源的WC, B可致皮肤癌，大部分的W()和Y)桂够进入我们的限睛。所以排释B和NA。从而保护银睛是致关重要的。 W(280、315n)中短于295n■的射线棱角模所吸收，W()(315~400m■)则到达品状体。品状体吸收了W()中短千350mn的射线，因此，波长295、00mn的射线会

4 戴镜者的眼睛会因为镜片表面的光线反射而被隐藏，使戴镜者产生虚像或鬼影现象，使戴镜者产生眩光而降低了对比度等等。对于这些问题的解决办法是在镜片表面镀减反射膜。不同折射率镜片的反射率比较折射率 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 反射率 7.8% 10.4% 12.3% 15.7% 18.3% 3. 光线散射和衍射（diffusion and diffraction of light）（1）散射：光线在各个方向上被散播的一种现象，它一般在固体表面以及透明材料的内部产生。理论上镜片表面没有散射现象发生，因为镜片的磨片过程（抛光）消除了这一现象。然而当镜片由于外界污染而弄脏或表面由于油渍而模糊不清时会产生散射。镜片内部的散射也只是偶尔可能会使镜片呈黄色或乳白色。合格的镜片只有非常少量的散射光线产生，通常可以忽略不计。（2）衍射：光线遇到小障碍而改变行径方向的一种现象。在眼镜学里，衍射现象是需引起重视的，因为衍射会使镜片表面产生异常干扰，尤其是在使用不当或不小心使镜片表面磨损的情况下。 4. 紫外线切断（UV cut-off）光线包含了不同的波长射线，可以显现为明显的纯色色彩，例如赤、橙、黄、绿、青、蓝和紫色。红光的波长最长，紫光的波长最短。可见光谱引起视觉感应的波长范围是从 380 纳米的紫光端点至 780 纳米的红光端点。超过红光端点的为红外线，吸收了红外线会引起温度上升，即所谓的热射线。超过紫光端点则为紫外线，能够引起化学作用。光辐射可区分为三大类：紫外线、可见光及红外线。红外线一般不对眼睛造成危险，需注意的是工业作业的 800-1200 纳米的红外线可导致热辐射性白内障。较长波长的可见光也会引起温度上升和化学作用，但与红外线、紫外线所引起的作用相比则较少。根据 1940 年 Morgan 分类法，亦可将辐射线分为以下五大类：（1）短波紫外线：13.6nm  310nm （2）长波紫外线：310nm  390nm （3）可见光：390nm  780nm （4）短波红外线：780nm  1500nm （5）长波红外线：1500nm  100,000nm 我们习惯上将紫外线分为三个波段，UVC（10-280nm）,UVB（280-315nm）以及 UVA （315-380nm）。UVC 一般被大气层中的氧、氮和臭氧层所吸收，但不排除工业来源的 UVC。 UVB 可致皮肤癌，大部分的 UV(A)和 UV(B)能够进入我们的眼睛。所以排除 UVB 和 UVA，从而保护眼睛是致关重要的。 UV(B)（280  315 nm）中短于 295nm 的射线被角膜所吸收，UV(A)（315  400nm）则到达晶状体。晶状体吸收了 UV(A)中短于 350nm 的射线，因此，波长 295  400nm 的射线会

到达状体.玻胸体吸收最大全270的钱《由十卫逐装长己板天气阳隔，而义有些被品状体及角膜所吸收，因此玻璃体仅吸收那线没被吸收掉的残余射线)，面波长350m-400a 的射线在正常灵睛会胝达到视网厦。对于品状体被摘除掉的患者。波长在295a-400m的射线都会到达祝网反。由于眼睛部分吸收餐外光谐中不月波长的射线，长时间的吸收会引起累积效应。从而导致鼠睛的病变（紫光、蓝光也有累积效应），紫外线切断点反映了材料阻断紫外线辐射通过的波长。中高折射率树脂镜片材料的紫外线切断几乎为100%的效果。光致变色镜片是通过餐外线想射及光谐蓝紫区域产生作用的，它们能够自动提债紫外线的防护作用。 (二)镜片材料的物理属性 L.密度(desi辽)密度表示单位体积的质量，单位是克/厘米.密度和比重都是指单位体积物质的重量。在科学定义中。比重是与当地重力加速度有关的物理度量单位，而质量则不包含重力加速度的概念。在工业和日常生活术语中，密度和比重并没有区别。在眼镜学中，密度和比重可以通用. 表12-4中不同镜片材料的密度。反映了材料重量。通过密度的比较可预测所使用材料的重量可能发生的变化。镜片材韩所含的氧化物决定了镜片材料的密度，例如普通冕韩镜片的密度为2,54/，雄石玻璃的密度为29/c广6,3/c,含钛元素和怩元素的肢璃折射率为299g/m.镜片材料的帝度越小，则镜片的重量越轻. 2.更度(d血ess)虽然玻璃镜片材料硬度非常高，俱还是会静损。例如铁，碳化钛等金属。尤其可以用于切制玻璃材料的金刚牯都会警根玻璃材料。在长期使用成者没有基本防护（眼镜和硬物接触）情况下，原本高光洁度的眼镜片会被磨损。恩镜片上的大量细小的表面磨损会使入射光线发生收射，改变玻璃镜片的透光率，影响成像质量。对于树霜境片而言，其耐磨损性能不可以单凭硬度一个指标来进行评价，还需要综合考虑镜片材料的弹性变形、型性变形以及村料的分子结合力。 3.抗冲山性(ct resistanc©)用米表达镜片材料在正常条件下燕抗硬物冲击的能力，例如，镜片在儿童活动、运动、专业活动或者驾驶的使用中没有破损。为了测定恩镜片的抗冲击性，英、美、德、法等诈多国家制订了一项测试标准。测试的方法为落球测试，即将一钢球从某一高度落在镜片凸而上，观察镜片是否玻碎…《图122) 督通厚度的玻璃镜片在经受16克缘从高处落下的冲击时会酸醉。玻璃镜片的抗冲击性很差，不能够作为安全镜片。 (1) 安全标准：镜片破损会引起伤害减者影响视力，所以在美国等国家，所有眼镜片必须要符合食品药物管理机构(Food and Drug Administration standards,FA)的要求。 1)满足日常用途的中等强度的抗冲击性：镜片必须能够抵挡一个16克球从1口厘米落

5 到达晶状体。玻璃体吸收最大至 270nm 的射线（由于上述波长已被大气阻隔，而又有些被晶状体及角膜所吸收，因此玻璃体仅吸收那些没被吸收掉的残余射线），而波长 350nm 400nm 的射线在正常眼睛会抵达到视网膜。对于晶状体被摘除掉的患者，波长在 295nm  400nm 的射线都会到达视网膜。由于眼睛部分吸收紫外光谱中不同波长的射线，长时间的吸收会引起累积效应，从而导致眼睛的病变（紫光、蓝光也有累积效应）。紫外线切断点反映了材料阻断紫外线辐射透过的波长。中高折射率树脂镜片材料的紫外线切断几乎为 100%的效果。光致变色镜片是通过紫外线辐射及光谱蓝紫区域产生作用的，它们能够自动提供紫外线的防护作用。（二）镜片材料的物理属性 1. 密度（density）密度表示单位体积的质量，单位是克/厘米³。密度和比重都是指单位体积物质的重量。在科学定义中，比重是与当地重力加速度有关的物理度量单位，而质量则不包含重力加速度的概念。在工业和日常生活术语中，密度和比重并没有区别。在眼镜学中，密度和比重可以通用。表 12-4 中不同镜片材料的密度，反映了材料重量。通过密度的比较可预测所使用材料的重量可能发生的变化。镜片材料所含的氧化物决定了镜片材料的密度，例如普通冕牌镜片的密度为 2.54g/cm3，燧石玻璃的密度为 2.9g/cm3 6.3g/cm3，含钛元素和铌元素的玻璃折射率为 2.99g/cm3。镜片材料的密度越小，则镜片的重量越轻。 2. 硬度（hardness）虽然玻璃镜片材料硬度非常高，但还是会磨损。例如铁、碳化钛等金属，尤其可以用于切割玻璃材料的金刚钻都会磨损玻璃材料。在长期使用或者没有基本防护（眼镜和硬物接触）情况下，原本高光洁度的眼镜片会被磨损。眼镜片上的大量细小的表面磨损会使入射光线发生散射，改变玻璃镜片的透光率，影响成像质量。对于树脂镜片而言，其耐磨损性能不可以单凭硬度一个指标来进行评价，还需要综合考虑镜片材料的弹性变形、塑性变形以及材料的分子结合力。 3. 抗冲击性(impact resistance) 用来表达镜片材料在正常条件下抵抗硬物冲击的能力，例如，镜片在儿童活动、运动、专业活动或者驾驶的使用中没有破损。为了测定眼镜片的抗冲击性，英、美、德、法等许多国家制订了一项测试标准。测试的方法为落球测试，即将一钢球从某一高度落在镜片凸面上，观察镜片是否破碎……（图 12-2）普通厚度的玻璃镜片在经受 16 克球从高处落下的冲击时会破碎。玻璃镜片的抗冲击性很差，不能够作为安全镜片。（1）安全标准：镜片破损会引起伤害或者影响视力，所以在美国等国家，所有眼镜片必须要符合食品药物管理机构（Food and Drug Administration standards, FDA）的要求。 1) 满足日常用途的中等强度的抗冲击性：镜片必须能够抵挡一个 16 克球从 127 厘米落

下的冲击。 2)高强度的抗冲击性：镜片必须能够抵挡一个44克球从130厘米落下的冲击。 (三)镜片材韩的化学属性化学属性反映了在镜片制造及日常生活中，镜片材料对干化学物质的反应特性，或是在某些极瑞条件下材料的反应特性。例如如速老化试验是为了测试材料的可信度。测试时通常使用冷水、热水、酸类以及各种有机溶剂：在国际标准中也有判断镜片材料的耐火性测试。一般情况下，玻璃镜片材料不受各种粗时间偶然接触的化学制品的影响，但下列因索会对玻璃镜片材料侵蚀： (1)氧氯酸、磷酸及其钉生物 (2)水，尤其在高温下的水，会使光滑镜片表面相精 (3)湿气、震气以及高温共月影响下的空气会侵蚀镜片表面对于树霜镜片材料。需要避免接触化学制品。尤其是素碳酸脂镜片材料，在加工或者使用中要避免接触丙酮、乙醚和速干敢水等。二，镜片材料的种类镜片材料基木采用透明的介腰，主要分为骏璃镜片和树面镜片二大类。在我们的日常生活中还会钙尔碰到一种天然介质一水品镜片，这是用石英矿磨制成的镜片。古代有水品能养颜明目的说法，事实上水晶的主要成分是二氧化硅(S2),最大优点是硬度高且不易受湘，但紫外线及虹外线的透过率较高，而且天然水晶材料的中密度不均匀，合杂质。有条纹及气泡等产生，会形成双折射现象，从面影响祝力。因此，无论从祝力娇正或是保护眼晴亦或美观的角度均不推荐水品镜片。本节主要介绍玻璃镜片材料和树带镜片材料， 1,玻璃镜片材韩玻璃是非常特殊的不定型材料，属无机材料。装璃在常温下星固志、坚硬但易绵，在高温下具有粘性。通常在约1500℃/2700°下的高温下，玻璃融化形成氧化混合物，冷母后成为非品状体，并保持丰结品状态。拔璃没有因定的化学结构。因而没有确切的熔点。随着温度的上升，装璃材料会变软、粘性增加。并逐渐由图体变为液体，这种逐渐变化的特性我们称之为“玻璃”状志。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，而且表面抛光后可以更加透明。 (一)根据折射率分类 1,标准冕牌骏璃镜片(standard crown)折射率为1.23的冕伸玻璃是传统光学镜片的制造材料。其中0%一作为二氧化硅，其余划由氧化钙、钠和佛等多种物质混合。在近代跟镜行业中，也有将16折射率材料作为新的标准戒璃镜片材料。这两种材料也可根据所含的化学合成物的成分进行分类： )包含相当大比例的钠元素和钙元素的“钠钙”玻璃：光学的传绕材料，低折射率 6

6 下的冲击。 2) 高强度的抗冲击性：镜片必须能够抵挡一个 44 克球从 130 厘米落下的冲击。（三）镜片材料的化学属性化学属性反映了在镜片制造及日常生活中，镜片材料对于化学物质的反应特性，或是在某些极端条件下材料的反应特性。例如加速老化试验是为了测试材料的可信度。测试时通常使用冷水、热水、酸类以及各种有机溶剂；在国际标准中也有判断镜片材料的耐火性测试。一般情况下，玻璃镜片材料不受各种短时间偶然接触的化学制品的影响，但下列因素会对玻璃镜片材料侵蚀：（1）氢氟酸、磷酸及其衍生物（2）水，尤其在高温下的水，会使光滑镜片表面粗糙（3）湿气、碳气以及高温共同影响下的空气会侵蚀镜片表面对于树脂镜片材料，需要避免接触化学制品。尤其是聚碳酸酯镜片材料，在加工或者使用中要避免接触丙酮、乙醚和速干胶水等。二、镜片材料的种类镜片材料基本采用透明的介质，主要分为玻璃镜片和树脂镜片二大类。在我们的日常生活中还会偶尔碰到一种天然介质⎯水晶镜片，这是用石英矿磨制成的镜片。古代有水晶能养颜明目的说法，事实上水晶的主要成分是二氧化硅（SiO2），最大优点是硬度高且不易受潮，但紫外线及红外线的透过率较高，而且天然水晶材料的中密度不均匀，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。因此，无论从视力矫正或是保护眼睛亦或美观的角度均不推荐水晶镜片。本节主要介绍玻璃镜片材料和树脂镜片材料。 1.玻璃镜片材料玻璃是非常特殊的不定型材料，属无机材料。玻璃在常温下呈固态、坚硬但易碎，在高温下具有粘性。通常在约 1500℃/2700°F 的高温下，玻璃融化形成氧化混合物，冷却后成为非晶状体，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，而且表面抛光后可以更加透明。（一）根据折射率分类 1. 标准冕牌玻璃镜片（standard crown）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。在近代眼镜行业中，也有将 1.6 折射率材料作为新的标准玻璃镜片材料。这两种材料也可根据所含的化学合成物的成分进行分类： 1) 包含相当大比例的钠元素和钙元素的“钠钙”玻璃：光学的传统材料，低折射率

(几.=，525/=22)，其阿贝数後近60。 )调元素含量高的“丽硅酸盐”玻璃：近年来用于制造光政变色和中折射率玻璃镜片 (n-1.601/-L.600). 2.高折射率玻璃镜片用于制造近视、无品状体以及高度远祝者所需的高屈光力镜片。因为高斯射率镜片相对比标准冕牌玻璃更薄，外观美观，因此更受青腺。近年来高折射率玻南镜片材料都逐步顿向于选用含钛元素的材料。经过多年研究，镜片制迹商已经找到了在提高材料折射率的同时又保持低色散的方法。早在1975年就诞生了含钛元素的镜片，斯射率为1.7，阿贝数为41：1990年生产出了含细元素的镜片，折射率为1,8，阿贝数为34：1995年出现了加入了怩元素的折射率为1.9 的材料，，可灵数为0，这是目前折射率最高的眼镜片材料。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一重量。实际上，随着折射率的增加，材料的密度也随之增加。这样就抵消了因为镜片减薄而带米的重量上的减轻。2 2.根据吸收属性分类 L,透明玻璃(clear glass)具有完美透光率的透明镜片，需要确候玻璃溶体中不存在金属氧化物，例如沙砾中的氧化铁会使玻璃着色。 2.单色吸收式镀片(absorptive1 enses with a solid tint) 在漫合物中添如金属氧化物。根据添加物的数量和熔合条件，镜片可具备如下属性：《1)对光谱的不月被长具有特殊的吸收属性： (2)特定颜色的选择式吸收。 3.均匀色彩的吸收式片(absorptive1 enses with an even tint)近视或远视镜片的中心和边锋厚度不等，所以酸璃索色的结果镜片颜色有差异。为了能获得基本一政的颜色，通常需要选行较深染色。孩璃的染色工艺主要有两种： (1)薄层法：在透明玻璃毛坯上采用粘合（加拿大香敢Canada balsam)、熔合（高温)减者聚合（聚合粘合》一薄腰(1,0-1,5m)的方法。 (2)夹片法(”c11pom”10nses):这是一种仍被采用的古老技术。用小夹子在镜架的鼻梁位夹上一副有色镜片， 4,特味愎模镜片为了线得以下三个特性，现代染色方法是在真空条件下，镀制一层几微米厚的金属氧化物薄膜，即真空继膜染色。 (1)和玻璃的兼容性确保良好的酷着： (2)吸收属性：《3)具有色彩. 2.树脂镜片材料树脂镜片材料属于有机材料，可以分为热固性材料和热塑性材料两大类

7 （ne=1.525/nd=523），其阿贝数接近 60。 2) 硼元素含量高的“硼硅酸盐”玻璃：近年来用于制造光致变色和中折射率玻璃镜片（ne=1.604/nd=1.600）。 2. 高折射率玻璃镜片用于制造近视、无晶状体以及高度远视者所需的高屈光力镜片。因为高折射率镜片相对比标准冕牌玻璃更薄，外观美观，因此更受青睐。近年来高折射率玻璃镜片材料都逐步倾向于选用含钛元素的材料。经过多年研究，镜片制造商已经找到了在提高材料折射率的同时又保持低色散的方法。早在 1975 年就诞生了含钛元素的镜片，折射率为 1.7，阿贝数为 41；1990 年生产出了含镧元素的镜片，折射率为 1.8，阿贝数为 34；1995 年出现了加入了铌元素的折射率为 1.9 的材料，，阿贝数为 30，这是目前折射率最高的眼镜片材料。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，材料的密度也随之增加，这样就抵消了因为镜片减薄而带来的重量上的减轻。2 2.根据吸收属性分类 1. 透明玻璃（clear glass）具有完美透光率的透明镜片，需要确保玻璃熔体中不存在金属氧化物，例如沙砾中的氧化铁会使玻璃着色。 2. 单色吸收式镜片（absorptive lenses with a solid tint）在混合物中添加金属氧化物。根据添加物的数量和熔合条件，镜片可具备如下属性：（1）对光谱的不同波长具有特殊的吸收属性；（2）特定颜色的选择式吸收。 3. 均匀色彩的吸收式镜片（absorptive lenses with an even tint）近视或远视镜片的中心和边缘厚度不等，所以玻璃染色的结果镜片颜色有差异。为了能获得基本一致的颜色，通常需要进行较深染色。玻璃的染色工艺主要有两种：（1）薄层法：在透明玻璃毛坯上采用粘合（加拿大香胶 Canada balsam）、熔合（高温）或者聚合（聚合粘合）一薄膜（1.01.5mm）的方法。（2）夹片法（”clip-on” lenses）：这是一种仍被采用的古老技术。用小夹子在镜架的鼻梁位夹上一副有色镜片。 4. 特殊镀膜镜片为了获得以下三个特性，现代染色方法是在真空条件下，镀制一层几微米厚的金属氧化物薄膜，即真空镀膜染色。（1）和玻璃的兼容性确保良好的黏着；（2）吸收属性；（3）具有色彩。 2.树脂镜片材料树脂镜片材料属于有机材料，可以分为热固性材料和热塑性材料两大类

(一)热固程材和热四性材料加热后硬化，受热不变形。眼镜片大都分以这种材料为主，主要是C成39。 L.标准树脂材料(Colc南ia resin,C39烯丙基二甘醇骤酸酯(dially glycol carbonates》C保的，是应用最广泛的制透普通树脂镜片的材料。它于四十年代被美国哥伦比亚公可的化学家发现，是美国空军所研制的一系列素合物中的第9号材料，因此，被称为 C家39。二十世纪五十年代，C底3剂被正式用于生产鼠用场正镜片。 C39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豪合体分子，具有不同的长度和性质。C9材料的属性非常适宜作为光学镜片，折射率为1.5（接近普通玻璃镜片）、密度1.32（几乎是玻璃的一率）、阿贝数为58一的（贝有很少的色散）、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骏璃。需要镀耐磨损膜进行表面处理。而且，树脂镜片可采用模压法加工镜片表面的曲率，因此很适用于生产丰球面镜片。 2.中高折射半树脂镜片材料可以采用以下技术米增加热固性树脂镜片材料的折射率： (1)改变原分子中电子的结构，例如：引入苯环结构： (2)在源分子中加入重原子，例如：卤素（氯，溴等）或疏。与传统C39相比，用中高折射半树脂材料制造的镜片更轻、更薄。它们的比重与C39 30分差不多（在1.0到1.40之间），们色散相对较大（阿贝数≤45），抗热性能较差，似抗钟餐外线能力较强，同时也可以染色和进行各种系统的表面镀顾处理。使用这些材料的镜片制造工艺与C9的制造鼎理大体一致。现在折射率1，留的树脂材料己广泛流行。折射率1,74 的树雷镜片材料也已透入市场。 (二)热塑性材料热塑性材料加热后软化，适合于热里和注里，豪碳酸酯(polyearbonate,荷称PC)就是这种材料。早在五十年代，热塑性镜片材料W已经被用于制造光学镜片，但是由干受热易变形及耐磨性较差的缺点，很快就被C39所替代。然而今天，℃材料以及相关皱限工艺的爱展将热塑性材料又带回了镜片领线，并技跟视光行业的专业人士认可为1世纪的主导镜片材科：实际上，代也不是一种新材料，早在1898年己经核发现，后期主要核人们应用于宇航，太空产品等各种生话领线。在0世纪0年代，当心材料获得了改良后便应用于镜片额域. 1941年，美国的代公司最早将该材料推向了商业领域。到了0年代，美国的Ce性公司又进一步研发了代材料的加工工艺和加限工艺。在历经了数年的研制和多次的改进之后，化材料的光学性能可与其它镜片材料相笼美，故近年米所占的镜片市场份额在不断扩增。 ℃材料是直线形无定型结构的热里聚合体，具有许多光学方面的优点：出色的抗冲击性

8 （一）热固性材料热固性材料加热后硬化，受热不变形。眼镜片大部分以这种材料为主，主要是 CR39。 1. 标准树脂材料 (Colombia resin, CR39) 烯丙基二甘醇碳酸酯（dially glycol carbonates）CR39，是应用最广泛的制造普通树脂镜片的材料。它于四十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 CR39。二十世纪五十年代，CR39 被正式用于生产眼用矫正镜片。 CR39 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。CR39 材料的属性非常适宜作为光学镜片，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，需要镀耐磨损膜进行表面处理。而且，树脂镜片可采用模压法加工镜片表面的曲率，因此很适用于生产非球面镜片。 2. 中高折射率树脂镜片材料可以采用以下技术来增加热固性树脂镜片材料的折射率：（1）改变原分子中电子的结构，例如：引入苯环结构; （2）在原分子中加入重原子，例如：卤素（氯、溴等）或琉。与传统 CR39 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 CR39 差不多（在 1.20 到 1.40 之间），但色散相对较大（阿贝数  45），抗热性能较差，但抗紫外线能力较强，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 CR39 的制造原理大体一致。现在折射率 1.67 的树脂材料已广泛流行，折射率 1.74 的树脂镜片材料也已进入市场。（二）热塑性材料热塑性材料加热后软化，适合于热塑和注塑，聚碳酸酯（polycarbonate，简称 PC）就是这种材料。早在五十年代，热塑性镜片材料 PMMA 已经被用于制造光学镜片，但是由于受热易变形及耐磨性较差的缺点，很快就被 CR39 所替代。然而今天，PC 材料以及相关镀膜工艺的发展将热塑性材料又带回了镜片领域，并被眼视光行业的专业人士认可为 21 世纪的主导镜片材料。实际上，PC 也不是一种新材料，早在 1898 年已经被发现，后期主要被人们应用于宇航、太空产品等各种生活领域。在 20 世纪 30 年代，当 PC 材料获得了改良后便应用于镜片领域。 1941 年，美国的 PPG 公司最早将该材料推向了商业领域。到了 80 年代，美国的 Gentex 公司又进一步研发了 PC 材料的加工工艺和加膜工艺。在历经了数年的研制和多次的改进之后， PC 材料的光学性能可与其它镜片材料相媲美，故近年来所占的镜片市场份额在不断扩增。 PC 材料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 30 分钟

(是C339的10倍以上》，高折射率(m-1.591,-1.586),◆常整（密度-1.20g/cn), 100%抗繁外线(383阳m),耐高温（软化点为140℃/280°F),C材料也可进行系统的腹膜处理。它的阿贝数较低(V,=31,￥，=30)，俱在实际中对配戴着并没有显著的影响。在染色方面。由于℃材料本身不易着色，所以大多通过可染色的耐靡提膜吸收染料选行着色。三、镜片表面加膜处理 (一)耐抗磨损膜无论是无机材料还是有机材料制成的跟镜片，在日常的使用中，由于与灰尘或砂乐（氧化硅)的摩擦都会造成镜片磨损，在镜片表面产生划痕。与玻璃镜片相比，有机材料制成的硬度比较低，更号产生的划痕。通过最微镜，我们可以观察到镜片表面的划痕主要分为二种，一是由小砂既产生的划粮，浅面细小，戴镜者不容易察觉：另一种是由较大砂既产生的划痕，深且周边粗糙，如位于中心区城则会影响视力。 1.技术发展 (1)第一代附磨损膜技术：耐磨损膜始于20世纪70年代初，当时认为玻璃镜片不易磨损是因为其硬度高，面有机镜片则太款所以容易磨损。因此将石英材料于真空条作下皱在有机镜片表面，形成一层非常硬的耐摩损颗。们由于其热森系数与片基材料的不匹配，很容易脱顾和膜层验裂，因此耐磨损效果不理如。 (2)第二代耐磨损膜技术，20世纪80年代以后，研究人员从理论上发现磨损产生的机理不仅仅只与硬度相美。膜层材料具有”硬度/形变”的双重特性。即有些材料的硬度较高，但变形较小，而有些材料硬度较低，但变形较大。第二代的耐磨损膜技术就是通过浸泡工艺法在有机镜片的表面愤上一种硬度高且不易脆裂的材料。 (3)第三代耐磨损膜技术：第三代的耐磨损膜技术是20世纪90年代以后发展起来的，主要是为了解决树霜镜片表面镀上减反射税层后的耐磨性问题。由于树常镜片片基的硬度和减反射棋层的硬度有很大的差别，新的理论认为在两者之间需要有一层耐磨损模层，使镜片在受到砂际摩擦时能起缓冲作用，并且不容易产生划痕。第三代耐磨损陕层材料的硬度介于减反射膜和镜片片基的硬度之间，其摩擦系数低且不易髓题。 (4)第四代附抗磨凝膜技术：第四代的耐抗磨极膜技术采用了硅原子，即财磨损膜既含有有机基质，又含有包括硅元素的无机超微校物，使耐磨损膜具备初性的同时又提高了硬度。现代的锁附磨损棋技术最主要的是采用浸泡法（如图2-4所示），即镜片经过多道清洗后，浸入加硬液中，一定时间后，以一定的速度提起。这一速度与加硬液的露度有关。并对解静规膜层的厚度起决定作用。提起后在100℃左右的烘箱中聚合45小时，皱层厚约3、5 微米。 2,减反射膜和耐警损陕的关系镜片表面的诚反射膜层是一种丰常薄的无机金属氧化物材料（厚度低于1微米），晚且脆。当镀于玻璃镜片上时，由于片基比较硬。珍砾在其上面划过，膜层相对不容易产生划粮：但是减反射膜镀于有机镜片上时，由于片基较软，砂儒在 9

9 （是 CR39 的 10 倍以上），高折射率（ne＝1.591，nd＝1.586），非常轻（密度＝1.20g/cm 3 ）， 100％抗紫外线（385nm），耐高温（软化点为 140℃/280°F）。PC 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 PC 材料本身不易着色，所以大多通过可染色的耐磨损膜吸收染料进行着色。三、镜片表面加膜处理（一）耐抗磨损膜无论是无机材料还是有机材料制成的眼镜片，在日常的使用中，由于与灰尘或砂砾（氧化硅）的摩擦都会造成镜片磨损，在镜片表面产生划痕。与玻璃镜片相比，有机材料制成的硬度比较低，更易产生的划痕。通过显微镜，我们可以观察到镜片表面的划痕主要分为二种，一是由小砂砾产生的划痕，浅而细小，戴镜者不容易察觉；另一种是由较大砂砾产生的划痕，深且周边粗糙，如位于中心区域则会影响视力。 1. 技术发展（1）第一代耐磨损膜技术：耐磨损膜始于 20 世纪 70 年代初，当时认为玻璃镜片不易磨损是因为其硬度高，而有机镜片则太软所以容易磨损。因此将石英材料于真空条件下镀在有机镜片表面，形成一层非常硬的耐磨损膜，但由于其热涨系数与片基材料的不匹配，很容易脱膜和膜层脆裂，因此耐磨损效果不理想。（2）第二代耐磨损膜技术：20 世纪 80 年代以后，研究人员从理论上发现磨损产生的机理不仅仅只与硬度相关，膜层材料具有”硬度/形变”的双重特性，即有些材料的硬度较高，但变形较小，而有些材料硬度较低，但变形较大。第二代的耐磨损膜技术就是通过浸泡工艺法在有机镜片的表面镀上一种硬度高且不易脆裂的材料。（3）第三代耐磨损膜技术：第三代的耐磨损膜技术是 20 世纪 90 年代以后发展起来的，主要是为了解决树脂镜片表面镀上减反射膜层后的耐磨性问题。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，新的理论认为在两者之间需要有一层耐磨损膜层，使镜片在受到砂砾摩擦时能起缓冲作用，并且不容易产生划痕。第三代耐磨损膜层材料的硬度介于减反射膜和镜片片基的硬度之间，其摩擦系数低且不易脆裂。（4）第四代耐抗磨损膜技术：第四代的耐抗磨损膜技术采用了硅原子，即耐磨损膜既含有有机基质，又含有包括硅元素的无机超微粒物，使耐磨损膜具备韧性的同时又提高了硬度。现代的镀耐磨损膜技术最主要的是采用浸泡法（如图 12-4 所示），即镜片经过多道清洗后，浸入加硬液中，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，并对耐磨损膜层的厚度起决定作用。提起后在 100℃左右的烘箱中聚合 45 小时，镀层厚约 35 微米。 2. 减反射膜和耐磨损膜的关系镜片表面的减反射膜层是一种非常薄的无机金属氧化物材料(厚度低于 1 微米)，硬且脆。当镀于玻璃镜片上时，由于片基比较硬，砂砾在其上面划过，膜层相对不容易产生划痕；但是减反射膜镀于有机镜片上时，由于片基较软，砂砾在

膜层上划过，膜层很容易产生狼。因此树霜镜片在镀减反财膜前必湖要镀加硬陵/耐磨损膜，而且加硬层的硬度与减反射税的硬度的匹配有特殊的要求。 (二)减反射膜 1。镀诚反射膜的作用高级照相机的镜头目前都采用了维减反射限的工艺，赞展镜头所拍摄的相片质量比不绩膜的镜头有明显的提高，特别是在某些瓢明条件下。眼镜片与眼晴组成了一个光学系统，皱减反射膜跟镜片对祝觉有明显的政良效果。我们经常会遇到戴领了镀膜限镜的人如换成不鞋膜镜片后会感觉幸常不舒服，而且限镜片对于戴镜者来说还具有重要的装饰作用，链减反射膜对于限镜片的美观作用具有重要意义。具体分析如下： (1)篮面效应(“lor”effect》,在镜片的前由面（凸）面产生的反免会影响酸镜者的美观。光线通过镜片的前后表面时，不但会产生折射，还会产生反射。这种在镜片前表面产生的反射光会使别人看戴镜者眼睛时，看到的却是镜片表面一片白光。拍组时，这种反光还会严重影响戴镜者的美观。 (2)虚像(“鬼影”】(st四》；镜片前表南和后表面的不料曲率使镜片内部产生的反光会产生鬼影现象，影响视物的清晰度和籽适性。由眼镜学理论可如，镜片屈光力会使所视物体在戴镜者的远点形成一个清晰的像，也可以解释为所程物的光线通过镜片发生偏折并聚焦于视料膜上，形成像点。但是由于感光镜片戴后表面的曲率不同，并且存在一定量的反射光，它们之间会产生内反射。内反射也会在远点球面阳近产生虚像，也就是在祝网膜的像点附道产生虚像点。这些虚像点会影响祝物的情晰度和舒适性。 (3)盛是（三》：镜片的后表面（凹面）产生的反光会使我们产生弦光，降低视物的对比度。如同所有光学系统一样，眼晴并不完美。在祝网膜上所成的像不是一个点，而是一个榄概国（如图12一8）。因此。二个相邻点的感觉是由二个并列的成多成少重叠的核糊圈产生。只要二点之间的距离是够大，在视网膜上的成像就会产生二点的感觉（如图12-的），但是知果二点太接近，那么二个模椒圈会趋向与重合，被误认为是一个点（如图12-8）。可以用判断对比度的关系来量化这种现象，表达视力的清晰度。对比度值必须大于某一确定值（觉察阀，相当于1~2”）才能够确保鼠睛辨别二个邻近点。对比度的计算公式为 c=0-b 其中C为对比度，二个相邻物点在祝网膜上所成像的感觉最 a+b 高植为a,相忽部份的最低值为山。如果对比度C植感高，说明视觉系统对该两点的分辨率越高，感觉感清事：如果二个物点丰常接近。它们的相邻部分的最低值比较接近于最高值，则C值低，说明视觉酯统对该二点感到不清晰，或不能清晰分辨， (4)透光率：反射光占入射光的百分比取决于镜片材料的断射率，可通过反射率的公式进行计算（如表12-6）。表12-6不月折射率镜片的透过量比较 0

10 膜层上划过，膜层很容易产生划痕。因此树脂镜片在镀减反射膜前必须要镀加硬膜/耐磨损膜，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。（二）减反射膜 1. 镀减反射膜的作用高级照相机的镜头目前都采用了镀减反射膜的工艺，镀膜镜头所拍摄的相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，而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）镜面效应（“mirror” effect）：在镜片的前曲面(凸)面产生的反光会影响戴镜者的美观。光线通过镜片的前后表面时，不但会产生折射，还会产生反射。这种在镜片前表面产生的反射光会使别人看戴镜者眼睛时，看到的却是镜片表面一片白光。拍照时，这种反光还会严重影响戴镜者的美观。（2）虚像(“鬼影”)（ghost image）：镜片前表面和后表面的不同曲率使镜片内部产生的反光会产生鬼影现象，影响视物的清晰度和舒适性。由眼镜学理论可知，镜片屈光力会使所视物体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。但是由于屈光镜片前后表面的曲率不同，并且存在一定量的反射光，它们之间会产生内反射。内反射也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。（3）眩光（glare）：镜片的后表面( 凹面)产生的反光会使我们产生眩光，降低视物的对比度。如同所有光学系统一样，眼睛并不完美，在视网膜上所成的像不是一个点，而是一个模糊圈（如图 12－8a）。因此，二个相邻点的感觉是由二个并列的或多或少重叠的模糊圈产生。只要二点之间的距离足够大，在视网膜上的成像就会产生二点的感觉（如图 12-8b），但是如果二点太接近，那么二个模糊圈会趋向与重合，被误认为是一个点(如图 12-8c)。可以用判断对比度的关系来量化这种现象，表达视力的清晰度。对比度值必须大于某一确定值（觉察阈，相当于 1～2）才能够确保眼睛辨别二个邻近点。对比度的计算公式为： a b c a b − = + 其中 C 为对比度，二个相邻物点在视网膜上所成像的感觉最高值为 a，相邻部份的最低值为 b。如果对比度 C 值越高，说明视觉系统对该两点的分辨率越高，感觉越清晰；如果二个物点非常接近，它们的相邻部分的最低值比较接近于最高值，则 C 值低，说明视觉系统对该二点感到不清晰，或不能清晰分辨。（4）透光率：反射光占入射光的百分比取决于镜片材料的折射率，可通过反射率的公式进行计算（如表 12-6）。表 12-6 不同折射率镜片的透过量比较

温州医学院 文本 镜片材料教案_眼镜学第十二章

温州医学院文本镜片材料教案_眼镜学第十二章