偏光眼鏡加工原理與裝配

王 玲/文

偏光眼鏡加工原理與裝配

王 玲/文

1 偏光眼鏡的基礎(chǔ)原理

偏光眼鏡屬于一種特殊的太陽鏡，普通的太陽鏡片或染色片只是利用減光的作用，無法過濾光線，所以只能減低眩光、紫外光的強度，但不能完全阻隔，即僅能降低光的透過率，使景物變暗，包括眩光，但是淡眩光下的景物仍看不清楚，無法徹底消除眩光的影響。偏光鏡片相比普通太陽鏡，具有偏光性質(zhì)，可完全阻隔因散射、反射等各種因素所造成的刺眼眩光，重點在于消除水平方向的眩光干擾，而對垂直方向的光減弱較少；同時也能將對人眼有害的紫外光線完全阻隔，使人在強光下長期活動時，眼睛不易疲倦，達到真正保護的功能，而且能讓看見的東西更清晰、立體。偏光眼鏡適合駕駛、釣魚、旅游、日常佩戴。

偏光眼鏡既可以消除強光和眩光，同時還能保持暗處的光線不被過分地減弱，使得物像的對比色得到適當(dāng)?shù)倪€原，視覺更清晰，景觀色彩更豐富，物像更真實。在非強光卻有大量散射眩光的天氣中，偏光片可以提高物體色澤的對比度，佩戴舒適，適應(yīng)于多種環(huán)境及長時間佩戴。偏光鏡片則因具有偏光性質(zhì)，所以可完全阻隔因散射、屈折、反射等各種因素造成的刺眼眩光，同時也能完全阻隔對人眼有害的紫外線。

目前偏光鏡常進行前后表面加硬和加膜處理，這樣既提高了鏡片的使用壽命，還可以消除斜后方的眩光干擾，是駕駛、休閑和遮陽等活動中較好的選擇。

偏光眼鏡根據(jù)用途可以分為：滑雪鏡、釣魚鏡、偏光駕駛鏡、戶外運動鏡、高爾夫眼鏡。偏光眼鏡根據(jù)是否具有矯正功能，又可分為普通偏光眼鏡和偏光矯正眼鏡。偏光矯正鏡片，針對屈光不正患者，一方面具有偏光鏡的功能，另一方面又具有普通眼鏡視力矯正的作用，既可以解決一般屈光不正的矯正問題，同時兼具遮陽、消除眩光作用，適合長時間駕駛或休閑運動者佩戴。

2 偏光矯正鏡片的工藝及特點

偏光矯正鏡片不僅應(yīng)具有偏光鏡片的特征，同時又要具有矯正眼鏡的光學(xué)功能，故其加工工藝對佩戴者的光學(xué)效果實現(xiàn)具有很大效果。目前的偏光片都是將偏光涂料噴涂在襯膜上先形成偏光膜，再將偏光膜加厚或附加在光學(xué)鏡片中形成偏光鏡片。由于偏光涂料的性能不同、襯膜不同以及與光學(xué)鏡片結(jié)合的方式不同，所以偏光矯正鏡片的生產(chǎn)工藝也有所不同，其鏡片的物理性能也就有差異。目前偏光矯正鏡片大體有以下幾種制造方法。

2.1 沖壓法

將偏光膜的襯層加厚，由原始的百分之幾毫米的厚度增加為0.7～1.5mm，使偏光膜變厚，具有一定的剛性，成為偏光片（又稱加厚偏光膜片）；根據(jù)需要再用模具將其沖壓成各種彎型的鏡片。

此種方法簡單、經(jīng)濟實用，但這種偏光片受材料和工藝的限制，其表面平整度、彎型穩(wěn)定性、材料純凈度、光學(xué)性質(zhì)等都存在缺陷，采用這種工藝的偏光鏡片一般不作加硬處理或不能作較好的加硬處理，鏡片的耐劃性較差,故不用于光學(xué)鏡片。該類型鏡片通常用于平光鏡片，即用于一般偏光太陽鏡片，不用于矯正屈光不正的光學(xué)鏡片。

2.2 三明治法

為使偏光鏡片具有折光作用，要求鏡片前后面的彎型具有差異,同時為使偏光鏡片獲得較好的光學(xué)性能，可以將偏光膜夾在一個平光鏡片和一個矯正鏡片之間，并用膠將其三合一成為光學(xué)級的偏光鏡片，這種方法稱之為三明治法。

這種偏光鏡片的優(yōu)點是可以矯正屈光不正，光學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，鏡片的均勻性和純凈性都大為提高。但是這種偏光鏡片較厚，易分層，不能長時間浸泡水中，也不能長時間暴曬，溫度的突變，不適合于打孔和吊絲架，對鏡架彎型、形狀要求較苛刻。

2.3 鑄模法

這種方法類似于金屬和塑料鑄造工藝，只是將偏光膜夾在鑄片之中，偏光膜前側(cè)為一膠狀平光片，偏光膜內(nèi)側(cè)為一膠狀屈光鏡片材料，用模具壓成所需屈光鏡片，待固化后去模和退火，由此生產(chǎn)出偏光鏡片。這種方法制造的鏡片，在使用中比三明治方法制造的鏡片耐久性好，生產(chǎn)效率高，成本低。但該偏光片的偏光膜彎型穩(wěn)定性會受生產(chǎn)過程中膠狀材料變化的影響，所以車房加工時的光度較難控制，給二次加工造成困難。

2.4 注射法

這種方法與鑄模法的最大區(qū)別在于偏光膜的前后面不是同時生產(chǎn)，即偏光片不是一次成型，而是依托模具將偏光膜與屈光鏡片先成型，待初步固化后重新定位，再向鏡片偏光膜前側(cè)與模具間的空隙注入鏡片材料并與其一同固化形成偏光片。這種方法生產(chǎn)的偏光片，鏡片最薄處一般控制在1.6～2.2mm。

此方法生產(chǎn)效率高，成本低，鏡片光學(xué)穩(wěn)定性較好，鏡片耐久性也較好，是目前應(yīng)用較多的生產(chǎn)工藝。在這種生產(chǎn)方法中，有將偏光膜直接壓彎使用的，也有將偏光膜增厚再壓彎使用的，有用液態(tài)鏡片材料直接生產(chǎn)的，也有用膠狀鏡片材料生產(chǎn)的，有用高溫固化工藝的，也有用相對低溫固化工藝的，再加之加硬溫度控制水平的差異，這都造成鏡片的純凈度、偏光膜性能穩(wěn)定性、鏡片成像扭曲程度、耐刮性等鏡片品質(zhì)存在很大差異，也造成最終佩戴舒適度有很大差異。

2.5 融合法

該法要求鏡片基彎和偏光膜的彎度都制造得非常均勻、準確和吻合，此法的偏光膜是非常薄的膜，這樣偏光膜就能很好地被吸附在鏡片前表面，再利用特殊的光電和化學(xué)的方法處理后，非常薄的偏光膜就牢牢地融合為鏡片前表面，然后用液態(tài)鏡片材料在鏡片的前表面附上一個均勻的外衣，形成保護殼，這種保護殼和偏光薄膜總厚度一般可控制在0.3mm以內(nèi)，與鏡片融為一體。這種方法生產(chǎn)的偏光片，鏡片最薄處一般控制在1.2～1.8mm。

融合法生產(chǎn)的偏光片鏡片材料相對均勻、純凈、不易分層、光學(xué)性能穩(wěn)定、耐久性好，可裝配打孔鏡架、中心厚度薄。但此方法工藝要求高，生產(chǎn)成本高。

綜上所述，目前偏光片注射法是可以普及而實用的方法，融合法是成本和品質(zhì)最高的方法，其他方法都有較為明顯的缺陷。根據(jù)偏光矯正鏡片的加工工藝，二次加工是很重要的環(huán)節(jié)，因為偏光片有偏光軸的定位要求，所以散光度數(shù)和散光軸確定后才能經(jīng)二次車房加工生產(chǎn)所需的偏光片，而二次加工和直接生產(chǎn)單光片都需要加硬和加膜處理，但偏光膜恰恰對溫度很敏感，溫度過高偏光膜就會產(chǎn)生皺褶，偏光性能也發(fā)生變化，偏光片成像會扭曲，因此控制偏光鏡片質(zhì)量的關(guān)鍵點之一是控制溫度。所以檢查偏光片質(zhì)量很重要的一點是看偏光膜是否發(fā)生皺褶，并引起鏡片成像扭曲，檢查偏光膜是否皺褶，可通過檢查鏡片反光時是否出現(xiàn)偏光膜皺褶引起的浪紋而發(fā)現(xiàn)。

3 偏光眼鏡的選擇

3.1 鏡架的選擇

a.選擇鏡架的彎型要盡可能與光度相匹配，避免選擇大彎型鏡架或?qū)⑻栫R架改配偏光鏡，尤其對高度近視。目前偏光片的彎型主要為200、400、600彎三種，有些廠家還提供50彎和800彎的偏光片。為使高度近視鏡片較薄，一般選200彎或50彎鏡片加工，如果鏡架選600彎，此時安裝就不吻合，會造成很大的裝配應(yīng)力，鏡片容易掉下；如果選600彎鏡片加工會造成鏡片邊緣很厚，不美觀。所以，鏡架彎度與配鏡度數(shù)采用的彎度要盡可能匹配；如果不匹配，必須向被檢者講明可能出現(xiàn)的問題，還要告知二次加工廠改用與鏡架相匹配彎型的鏡片來加工所配光度。目前矯正偏光鏡片的基彎一般約為200彎、400彎、600彎三種，選擇鏡架的框架彎度應(yīng)與所配鏡片彎度吻合，即高度近視鏡架不適宜選大彎型，而遠視鏡架應(yīng)選較彎的鏡架。

b.注意選擇鏡架類型，即是否有打孔、開槽等特殊眼鏡加工工藝類型。對于無框鏡架，最好選融合法生產(chǎn)的鏡片。對于低光度半框鏡架，偏光鏡片應(yīng)適當(dāng)加厚，注意不能在偏光膜處開槽。訂制鏡片時，需將偏光片選配的鏡架、光度和瞳距等資料通知廠家，以便加工出適合的鏡片。例如有些公司半框鏡架由于生產(chǎn)工藝的原因，不能內(nèi)移過多，故選擇時需要避免。

3.2 鏡片顏色的選擇

目前偏光片的基本顏色是由偏光膜決定的，所以每批之間有差異，不能指定顏色，即使廠家可以通過染色改變鏡片的顏色，但也不像一般染色片那樣隨意（因為偏光膜有底色），而且偏光膜對溫度很敏感，不適宜在開水中熱煮染色；若勉強加熱染色，可能導(dǎo)致偏光膜失效，鏡片成像扭曲，佩戴不舒適。偏光片顏色目前常見以灰、茶兩色為主，通常偏光片都有底色，深色偏光片比淺色偏光片偏光率高，消除眩光效果較好。驗配師要根據(jù)供應(yīng)商的樣品和顏色說明書為被檢者選擇顏色，并適時向被檢者解釋色差問題，以免佩戴者投訴。

4 偏光眼鏡的加工流程

偏光眼鏡加工不同于普通眼鏡加工,主要表現(xiàn)在偏振面的方向定位，該定位決定了鏡片光學(xué)矯正效果和眩光消除效果。無論是普通偏光鏡片還是偏光矯正鏡片的加工，定位是加工過程中的首要環(huán)節(jié)。

4.1.1 偏光鏡片的定位

偏光鏡片定位標志常見的有3類：

①圓弧缺口偏光膜標志：在鏡片的偏光膜中有一個（或兩個）圓弧缺口表示水平。注意此圓弧缺口是偏光膜的缺口，只表現(xiàn)在明暗上，不表現(xiàn)在鏡片材料外觀的圓缺上（如圖1）。

②鏡片外徑周邊標志：在鏡片的外徑周邊（直徑處）有一對向內(nèi)凹槽，凹槽的溝槽表示水平。注意：此對溝槽一定是在直徑位置上對稱，且只有一對。此對溝槽一定是鏡片外徑上向內(nèi)的凹槽，不是突出的。注意在此過程中，不要與加硬夾具在加硬過程中的夾跡混淆。一般而言，鏡片加硬過程中的夾跡是在鏡片外徑上突出的，而且夾跡一般是3～4個以上，不是唯一對稱的（如圖2）。

③鏡片上下削平標志：圓形鏡片上下削平一部分，形成上下兩個平行線（如圖3）。

4.1.2 偏光鏡片的定位過程

找到上述3種定位標志之一，將鏡片按常規(guī)加工流程進行水平安裝即可，要確保定位標志安裝在水平位置上。可用偏光實驗圖片復(fù)核一下，即在標志的鏡片水平位置看一下偏光圖片，能出現(xiàn)偏光示意圖時說明標志正確。也可采用安裝正確的偏光鏡比對一下，即將一般的偏光太陽鏡與偏光片疊在一起看透光現(xiàn)象，透光率高(亮)說明位置正確，透光率低(暗、黑) 說明位置不正確。

圖1 凹槽缺口標記圖2 圓弧缺口標記圖3 削平標記

4.2 偏光鏡片的加工

偏光鏡片（根據(jù)廠家生產(chǎn)工藝的不同，各層的情況也有所差異）由前表層、偏光層、光度層3層組成。前表層根據(jù)工藝不同厚度約在0.5～1.5mm之間，偏光層約在0.05～0.1mm之間。光度層中心厚度0.5mm，所以目前帶光度的偏光鏡片中心厚度一般2.0mm，特殊工藝的中心厚度1.4mm，變色片的中心厚度2.2mm。

偏光眼鏡要避免加工裝配時造成偏光層分層，即避免加工不當(dāng)造成偏光層與前表層或光度層分離。

加工方法與一般普通鏡架相同，偏光鏡片的定位標志應(yīng)放在水平位置上。每片偏光鏡片的兩邊均有180°水平記號，將此兩記號之間畫一直線即為該偏光鏡片的水平線，以此為標準水平線將鏡片裝入鏡框中。

因為偏光矯正鏡片主要為樹脂材質(zhì)，若偏光層和其他層的粘合工藝不盡完美，樹脂偏光鏡片極易出現(xiàn)加工切邊時的分層現(xiàn)象，造成加工報損。所以加工時要將磨邊機的壓力調(diào)小一點，加工時盡量選擇機頭壓力最小的檔位，調(diào)到研磨玻璃片的檔位，選擇磨玻璃片的砂輪研磨偏光片，即減小磨偏光片的垂直壓力和振動。粗切時可將水關(guān)上，然后打開水閥，這樣可以減少阻力防止偏光層分層。注意鏡片尺寸大小要合適，不要磨得過大，以免裝配時造成鏡片變形。

加工完成后，鏡框的彎度要作適當(dāng)調(diào)整，盡可能與鏡片的彎度一致。裝配好的偏光鏡最好用偏光應(yīng)力檢查儀（一對偏光片）檢查裝配應(yīng)力，盡可能修整大小、形狀和彎度，使裝配應(yīng)力達到最小。

偏光片打孔時要特別注意：打孔機的鉆頭要鋒利，注意通過偏光膜的力度，注意散熱。分幾次打孔，將擴孔步驟與打穿孔的步驟分開，厚鏡打孔時，應(yīng)在打孔中停幾次，以便散熱。鉆頭通過偏光層時，速度要放慢，不要過分擠壓鏡片，以免鏡片分層。打孔時從前表面向后表面鉆孔。

偏光鏡裝配應(yīng)遵循“稍松勿緊”的原則。裝配完畢后，手持眼鏡，若發(fā)現(xiàn)鏡片邊緣出現(xiàn)小條、小塊或一點點的小黑塊、小黑斑，則說明配裝過緊，必須把鏡片再適當(dāng)磨小些，直到不出現(xiàn)上述情況為止。

4.3 偏光眼鏡的加工注意事項

偏光眼鏡加工選擇鏡架、鏡片類型時建議參照廠家的說明書。例如，部分廠家只有高折射率鏡片可以進行打孔制作。根據(jù)不同的加工工藝，部分低度數(shù)偏光鏡片不適合進行半框制作?？傊?，生產(chǎn)企業(yè)對于不同類型的鏡框選擇有具體的要求，例如折射率的高低、顏色的深淺、半框架的選擇與否，具體必須參照企業(yè)的二次加工流程。例如某企業(yè)規(guī)定，半框架最好選1.6折射率的偏光鏡片，1.5折射率的偏光鏡片拉絲架只能選茶色和灰色，光度不能太低。所有半框偏光眼鏡制作時內(nèi)移量不能太多，訂片時需要注明 “半框鏡架”。

目前矯正偏光鏡片的基彎一般約為200彎、400彎、600彎3種，選擇鏡架的框架彎度應(yīng)與所配鏡片彎度吻合。大彎型鏡片訂制時,要注明鏡架的彎度并告知佩戴者加大基彎可能會造成外邊緣加厚。若要為高度近視者選擇大彎型鏡架必須注明并強調(diào)訂600彎或400彎以匹配鏡架。同時注意不應(yīng)選擇內(nèi)移過大的鏡架。必要時可提前溝通加工廠商，事先告知鏡片尺寸和瞳距，以便加工時作內(nèi)移和偏心處理。

不可用丙酮擦拭鏡片邊緣，因為可能會破壞鏡片邊緣的偏光薄膜。

鏡片不宜在水中長時間浸泡。

鏡片不宜存放在高溫環(huán)境中。

（本文受2010年金陵科技學(xué)院教改項目基于“卓越工程師計劃”下的“材料科學(xué)與工程”專業(yè)人才培養(yǎng)模式的研究與實踐（2010JGXM-01-6）資助。）

作者單位：金陵科技學(xué)院