镜片是体现眼镜光学功能的最主要的部件。在这里不讨论光学镜片,只介绍与眼镜架设计和加工有关的镜片知识。眼镜出厂时的镜片有两种,一种是定型片,另一种是成品镜片。定型片用于配光学眼镜,在零售时根据使用者需要更换成光学镜片;成品镜片可以直接提供给使用者使用。
一、定型片
光学眼镜因无法预知消费者的个体情况,其最终镜片加工一般由眼镜零售店来完成,所以对于光学眼镜架,出厂时眼镜架上的镜片只起一个定型作用,是中间品,称之为定型片。
1. 定型片的结构
定型片一般为等厚的白色聚碳酸酯片,形状为球面圆片。定型片的球面有不同的曲率,镜片的大小和厚度也有不同规格。定型片结构如图5-1所示。
图5-1 定型片结构示意图
2. 定型片的弯度
①常用的镜片弯度:光学眼镜架镜片弯度为4.0~5.0C(400~500D),太阳眼镜架镜片弯度为 6.0~8.0C(600~800D)。最常见的光学眼镜架镜片弯度为4.5C。
②镜片弯度与镜片表面球面半径的关系:镜片球面半径R=523÷C(mm)。如450D镜片其球面半径R=52300÷450≈116(mm)。镜片弯度值越大,镜片球面半径越小,镜片越凸。
镜圈弧度必须与镜片弯度一致,否则镜片装配后就不能与镜圈很好地吻合,容易产生弹片。
3. 定型片的规格
定型片的规格用镜片的大小、厚度和镜片弯度来表示,如图5-2所示。
图5-2 定型片规格示意图
具体表示如:ϕ65×1.2×600,即表示镜片大小为ϕ65mm,厚度为1.2mm,镜片弯度为600D。定型片常用镜片的大小规格有 55、60、65、70mm。厚度规格有1.0、1.1、1.2、1.3、1.5、1.8、2.0、2.3、2.5、3.0mm。其中厚度在 1.5mm以下的镜片用于全框架,厚度为1.8~2.3mm的镜片用于半框架,2.3mm及以上厚度的镜片用于无框架。
4. 定型片的选用
选用定型片应考虑以下几个因素:
①镜圈的大小:定型片一般应比镜圈内圈的最大直径大5mm左右。
②圈丝规格:定型片的厚度应与圈丝规格相符,渔丝架的定型片厚度应与圈丝宽度相等。
③镜圈结构:全框、半框和无框架的定型片厚度是不同的。
④客户要求:客户有指定厚度要求的要满足其要求。
⑤镜片弯度要求:镜片的弯度要与镜圈弯度或镜架弯度一致。
二、老花镜镜片
老花镜的镜片大多在眼镜架加工厂就装配好,只有部分较为高档的老花镜,才会根据个人情况配镜。老花镜镜片是凸透镜,即镜片的中心厚度大于边缘厚度,屈光度为正,具有放大作用。老花镜镜片的屈光度一般为+100°~+400°。老花镜镜片多为聚碳酸酯材料,部分低档老花镜使用亚克力材料。
三、太阳镜镜片
随着眼镜产品的时尚化和人们对眼睛健康保护越来越重视,太阳镜已在眼镜市场上占据了半壁江山,在数量上,已超过了光学镜。太阳镜镜片是太阳镜最重要的功能结构件。太阳镜镜片的种类很多,主要分类方法有两种。
1. 按镜片材料分类
太阳镜镜片按材料分,主要有CR-39片(普通太阳片)、聚碳酸酯片、尼龙片、偏光片等。事实上,镜片的材料并非是单一的,为了提高镜片的综合性能,大多镜片都经过了渗色、镀膜等处理,所以镜片往往是复合材料。
(1)CR-39片 CR-39片是使用最广泛的太阳镜镜片,常称的普通太阳片就是指CR-3片。CR-39材料的学名叫碳本酸丙烯乙酸,或称烯丙基二甘醇酸酯(Dially Glycol Carbonates),属于热固性材料,它于20世纪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(Columbia Resin 39)即哥伦比亚第39号树脂。
CR-39太阳镜镜片有以下优点:
①重量轻:硬树脂镜片的密度为1.31g/cm3,几乎是玻璃镜片密度的一半,戴眼镜者配戴这种镜片更为舒适。
②安全防护性能好:CR-39片符合CEN镜片强度标准,有较好的抗冲击性能。同时CR-39片还可有效地阻止紫外线。
③光学性能良好:硬树脂镜片有很高的透光性能(是光学塑料中透光性最高的一种),透光率达到了92%。
④再加工性能好:CR-39片有较好的切削加工性能,着色性能也非常好,几乎可以染成任何颜色。
⑤稳定性好:CR-39片不易变形。
CR-39片也有其自身的缺点,主要表现在以下几个方面:
①容易擦伤:镜片的耐刮性较玻璃镜片差,但可通过表面硬化处理得到改善。
②折射率低:CR-39片的折射率低于玻璃镜片,因此更适合用于太阳镜,如用于制作光学镜片,镜片厚度比玻璃镜片要厚。
③抗疲劳强度差:当镜片受到外力的长久作用时,CR-39片易发生变形甚至断裂。
④热敏感性:虽然CR-39片为热固性树脂材料,但材料的热膨胀系数较大,基片与膜层之间有非常大的内应力,膜层易碎,即表面镀层会因温度变化而产生龟裂现象。
(2)聚碳酸酯片 聚碳酸酯片又称太空片,它最初为太空产品,用于航天航空,近年才被广泛地用于眼镜业。聚碳酸酯片除具有一般树脂镜片的特点外,还具有比普通树脂镜片更多的特点。
①强度和硬度更好:聚碳酸酯片比普通树脂镜片有更高的强度和硬度,不易划伤和破碎。
②超强的抗冲击韧性:聚碳酸酯片的抗冲击力为CR-39片的10倍以上,最适合于无框架的制作。
③稳定性更高:聚碳酸酯片比普通树脂镜片更耐热、耐油、耐润滑脂和耐酸,且吸水性低,有高度的尺寸稳定性。
④防紫外线性能好:聚碳酸酯片能有效地吸收385nm以下的紫外线。
⑤兼容性较差:聚碳酸酯片与其他树脂的相溶性较差,难以进行性能改良。
⑥加工难度大:聚碳酸酯片强度高,硬度大,且摩擦因数较大,无自润滑性,因此难以加工。
(3)偏光片 偏光片是一种具有偏振光栅作用的镜片。偏振光片能有选择地让某个方向振动的光线通过,是全球公认的最适合驾驶员使用的镜片。因为光由物体表面反射时已部分被偏振产生眩光,眩光具有反面作用——增强亮度,减弱色彩饱和度,使物体轮廓变得模糊不清,易使眼睛产生疲劳和不适。偏光片具有消除眩光的特殊功能,令驾驶者改善视觉,增添驾乘乐趣。
偏光太阳片著名的生产厂家是宝丽来公司,所以通常称偏光片为宝丽来片。宝丽来片是一种复合材料镜片,由多层薄薄的树脂材料压制合成,一般有5~9层,各层具有不同的功效。
如图5-3所示,宝丽来片最中间部分是偏光层,可以过滤掉杂散的反射光线;其次是过滤层,可以100%地阻止有害紫外线并降低光线强度;再往外就是抗冲击层,使镜片不易破裂;最外层为强化的耐磨层,使镜片不易划伤和磨损。因此保丽来片具有很多优点:密度小,抗磨性能好,耐高温,抗冲击力强(强度、硬度、韧性好),可以完全阻止紫外线。
图5-3 宝丽来片结构示意图
宝丽来片一般为方形,其规格用镜片大小、厚度和镜弯表示,如:55×55×0.75×600。常见宝丽来片的厚度规格有 0.75、0.90、1.10、1.30、1.50、1.80mm。
宝丽来片的加工工艺较为复杂,技术含量很高,所以价格较贵。目前国内只有二次加工(压弯、裁剪)能力,还不具备完全的生产技术。
(4)尼龙片 尼龙(Nylon)的学名叫聚酰胺,简称PA,是分子主链上含有重复酰胺基团(NHCO)的热塑性树脂的总称,有很多改性产品。用尼龙材料制作的镜片称之为尼龙片。尼龙片是中高档太阳镜使用最广泛的镜片,它有以下优点:
①密度小。
②光学性能优良,色泽清透,视觉感好。(www.xing528.com)
③有很高的机械强度,耐冲击性能好,韧性好。
④性能稳定,耐油、耐弱酸、耐碱和一般溶剂。
⑤耐候性好,无毒、无臭,有自熄性。
⑥可有效地阻挡紫外线。
⑦易成型,价格适中。
(5)玻璃片 有色玻璃也常用于制作太阳镜片。玻璃镜片刚性好,不会变形,耐磨、抗擦花,但玻璃易碎,且密度较大,所以用量越来越少。
2. 按镜片表面形状分类
镜片按曲面形状分类,主要有单球面镜片、柱面镜片、双曲面镜片、连体风镜镜片等。
(1)单球面镜片 单球面镜片是指镜片为单一球体表面的一部分。单球面镜片应用最为广泛,因此被称为普通镜片。一般出厂时的形状有圆形和扁圆形两种,如图5-4所示。
图5-4 单球面镜片
(2)柱面镜片 柱面镜片的表面形状为圆柱表面的一部分,外形一般为长方形。镜片的垂直方向没有弯度,特别适合于钢片太阳架,如图5-5所示。
(3)双曲面镜片 双曲面镜片也称为双弯镜片,其表面为非球曲面,镜片弯度在横向(水平方向)与纵向(垂直方向)是不同的,横向镜片弯度较大些,而纵向镜片弯度则较小,如图5-6所示。
双曲面镜片的弯度设计更符合人体面部曲线,使视觉更清晰。一般单片镜片水平方向镜片弯度为6~8C,垂直方向镜片弯度为4~6C。
图5-5 柱面太阳镜镜片
图5-6 双曲面太阳镜镜片
(4)连体风镜镜片 连体风镜镜片是指左右镜片不是独立的单片,而是连成一体的一块整片,这种镜片多用来制作具有防风沙等功能的运动太阳镜。连体风镜镜片的表面也有多种形状,常见的有普通风镜片、柱面风镜片、双曲(弯)风镜片、双球风镜片及折弯风镜片。
①普通连体风镜片:普通风镜片为单一球面镜片,镜片弯度一般4~6.5C,其形状如图5-7所示。
②柱面连体风镜片:柱面连体风镜片的表面为一圆柱面,如图5-8所示。
图5-7 普通连体风镜镜片
图5-8 柱面连体风镜镜片
③双曲(弯)连体风镜镜片:双曲(弯)连体风镜片就是具有双弯曲面设计的一体风镜片,但其镜片弯度与单片双弯片不同,一般水平方向镜片弯度为5~8C,垂直方向镜片弯度为4~5C,如图5-9所示。
④双球面连体风镜镜片:双球面连体风镜片是由两个相同曲率的独立球面相连而成。其外形有如人的臀部,因此有个不雅的俗名叫屁股片。双球面连体风镜片如图5-10所示。
图5-9 双曲(弯)连体风镜镜片
图5-10 双球面连体风镜镜片
⑤折弯连体风镜镜片:折弯连体风镜镜片的结构如图5-11所示。
图5-11 折弯连体风镜镜片
3. 太阳镜镜片的颜色及特点
太阳镜镜片的颜色主要有绿色、茶色(棕色)、灰色三大系列。此外,还有黄色、蓝色、粉红色及渐进色镜片和变色镜片等。
(1)绿色镜片 这种镜片在吸收光线的同时,最大限度地增加到达眼睛的绿色光,所以有令人凉爽舒适的感觉,适合眼睛容易疲劳的人使用。但由于其透光度及清晰度较低,一般适合休闲时佩戴。
(2)茶色镜片 茶色镜片可吸收光线中的紫色、青色,能几乎全吸收紫外线和红外线,能挡住平滑光亮表面的反射光线,戴眼镜者仍可看清细微的部分,最适宜驾车时佩戴。
(3)灰色镜片 灰色镜片对任何色谱吸收均衡,因此观看景物只会变暗但不会有明显色差,展现真实自然的感觉。
(4)黄色镜片 黄色镜片几乎不减少可见光,但在多雾和黄昏时刻,黄色镜片可提高对比度,提供更准确的视像,所以又称为夜视镜。打猎、射击时,佩戴黄色镜片当滤光镜是十分普遍的。
(5)蓝色镜片 这是最流行的太阳镜镜片颜色,能有效滤去海水及天空反射的浅蓝色,适合到海滩游玩时佩戴。
(6)粉色镜片 装饰性多于实用性的镜片。
(7)水银反光镜片 镜片表面采用高密度的镀膜。这种镜片能更多地吸收与反射可见光,适合户外运动人士使用。
(8)渐进色镜片 有相当部分的太阳镜镜片为渐进色树脂镜片,即镜片颜色上深下浅,逐渐变化,直至接近无色,这样的镜片在户外佩戴时既可以阻挡来自上前方的日光,在户内或在车内又可更清晰逼真地观看近物。另外浅色渐进色还会带来不错的装饰效果,特别适合女性消费者,如图5-12所示。
图5-12 渐进色镜片
(9)变色镜片 变色镜片可以根据太阳光照射的强度变化而使其颜色发生变化,因此也称为光致变色镜片。
变色镜片的变色原理是:在镜片中含有银的溴化物或碘化物,当光照时,光线的能量使镜片中的卤化银分解成为银和卤原子,镜片颜色变深,这时的遮光率可达50%;当阳光消失时,镜片中的银和卤原子呈结合状态,镜片颜色变浅,遮光率为15%。变色镜片的颜色还受温度的影响,温度高时颜色浅,温度低时颜色深。
变色眼镜的优点是在强光下镜片能减少强光透过,起到遮光的作用,并能防止紫外线损伤眼睛,在暗处时镜片颜色变浅而不影响视物。
4. 镜片的颜色深浅
太阳镜镜片的颜色按深度分为4种,分别是15%、35%、50%和70%。15%的深度最浅,适合室内佩戴,尤其对于近视患者,可使用这种颜色深度的近视镜片,避免更换眼镜架的麻烦;35%的深度,适合在室外的阳光下使用;50%深度的太阳镜,可在烈日下或海边佩戴;而深度达70%的太阳镜在日常生活中不常用,一般都是电焊工等专业人员所用。
镜片颜色的深浅只影响对可见光的吸收性能,与抗紫外线能力无关,因为紫外线为不可见光,抗紫外线能力取决于镜片的材质,而不是镜片颜色的深浅,一些树脂片无色透明,但仍能100%抗紫外线。
5. 太阳镜镜片的规格表示
太阳镜镜片的外形结构种类繁多,因此其镜片规格的表示也没有统一的标准,一般表示方法为:镜片形状+形状尺寸+弯度+颜色代号。颜色代号各厂家有不同,选用时需查看样板。
(1)普通球面圆片规格表示方法:镜片材料+镜片直径+厚度+镜片弯度+颜色(编号),如CR39-ϕ70×2.1×6C-渐变茶(7201),如图5-13所示。
(2)柱面镜片规格表示方法:镜片材料+表面形状+尺寸+厚度+镜片弯度+颜色(编号),如宝丽来柱面70×55×1.3×6C-灰色,如图5-14所示。
图5-13 单球面尺寸规格示意图
图5-14 柱面镜片规格尺寸示意图
(3)双弯镜片规格表示方法 材料+形状+尺寸+厚度+镜片弯度+颜色(或颜色代号),如尼龙双弯片140×60×2.1×6C-4.5C-灰色,如图5-15所示。
图5-15 双弯镜片规格尺寸示意图
(4)折弯连体风镜镜片规格表示方法 材料+形状+尺寸+厚度+镜片弯度+颜色(或颜色代号),如尼龙折弯双弯片130×70×2.3×6C-4.5C灰色。
(5)双球面连体风镜镜片规格表示方法 材料+形状+尺寸+镜片弯度+颜色如尼龙双球风镜片130×70×2.3×8C绿色,如图5-16所示。
图5-16 双球面连体风镜镜片规格尺寸示意图
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