光学镀膜作用

　　光学镀膜作用

　　光学镜片镀膜

　　一、 耐磨损膜（硬膜）

　　无论是无机资料还是有机资料制成的眼镜片，在日常的运用中，因为与尘埃或砂砾（氧化硅）的摩擦都会形成镜片磨损，在镜片外表发作划痕。与玻璃片比较，

　　有机资料制成的硬性度比较低，更易发作划痕。经过显微镜，咱们可以调查到镜片外表的划痕首要分为二种，一是因为砂砾发作的划痕，浅而细小，戴镜者不简单察觉；另一种是由较大砂砾发作的划痕，深且周边粗糙，处于中心区域则会影响视力。

　　（1）技能特征

　　1）第一代抗磨损膜技能

　　抗磨损膜始于20世纪70年代初，其时以为玻璃镜片不易磨制是因为其硬度高，而有机镜片则太软所以简单磨损。因而将石英资料于真空条件下镀在有机镜片外表，形成一层十分硬的抗磨损膜，但因为其热胀系数与片基资料的不匹配，很简单脱膜和膜层脆裂，因而抗磨损作用不抱负。

　　2）第二代抗磨损膜技能

　　20世纪80年代今后，研究人员从理论上发现磨损发作的机理不仅仅与硬度相关，膜层资料具有“硬度/形变”的两层特性，即有些资料的硬度较高，但变形较小，而有些资料硬度较低，但变形较大。第二代的抗磨损膜技能就是经过浸泡工艺法在有机镜片的外表镀上一种硬度高且不易脆裂的资料。

　　3）第三代抗磨损膜技能

　　第三代的抗磨损膜技能是20世纪90年代今后开展起来的，首要是为了处理有机镜片镀上减反射膜层后的耐磨性问题。因为有机镜片片基的硬度和减反射膜层的硬度有很大的不同，新的理论以为在两者之间需要有一层抗磨损膜层，使镜片在受到砂砾磨擦时能起缓冲作用，并而不简单发作划痕。第三代抗磨损膜层资料的硬度介于减反射膜和镜片片基的硬度之间，其磨擦系数低且不易脆裂。

　　4）第四代抗磨损膜技能

　　第四代的抗膜技能是选用了硅原子，例如法国依视路公司的帝镀斯（TITUS）加硬液中既含有有机基质，又含有包含硅元素的无机超微粒物，使抗磨损膜具有韧性的一起又提高了硬度。现代的镀抗磨损膜技能最首要的是选用浸泡法，即镜片经过多道清洗后，浸入加硬液中，必定时间后，以必定的速度提起。这一速度与加硬液的黏度有关，并对抗磨损膜层的厚度起决定作用。提起后在100 °C左右的烘箱中聚合4－5小时，镀层厚约3－5微米。

　　（2）测验办法

　　判断和测验抗磨损膜耐磨性的最根本的办法是临床运用，让戴镜者配戴一段时间，然后用显微镜调查并比镜片的磨损状况。当然，这一般是在这一新技能正式推行前所选用的办法，现在咱们常用的较敏捷、直观的测验办法是：

　　1）磨砂实验

　　将镜片置于盛有砂砾的宣传品内（规则了砂砾的粒度和硬度)，在必定的操控下作来回磨擦。结束后用雾度计测验镜片磨擦前后的光线漫反射量，而且与规范镜片作比较。

　　2）钢丝绒实验

　　用一种规则的钢丝绒，在必定的压力和速度下，在镜片外表上磨擦一珲的次数，然后用雾度计测验镜片磨擦前后的光线漫反射量，而且与规范镜片作比较。当然，咱们也可以手工操作，对二片镜片用相同的压力磨擦相同的次数，然后用肉眼调查和比较。

　　上述两种测验办法的成果与戴镜者长时间配戴的临床成果比较接近。

　　3）减反射膜和抗磨损膜的联系

　　镜片外表的减反射膜层是一种十分薄的无机金属氧化物资料（厚度低于1微米），硬且脆。当镀于玻璃镜片上时，因为片基比较硬，砂砾在其上面划过，膜层相对不简单发作划痕；可是减反射膜镀于有机镜片上时，因为片基较软，砂砾在膜层上划过，膜层很简单发作划痕。

　　因而有机镜片在镀减反射膜前必需要镀抗磨损膜，而且两种膜层的硬度有必要相匹配。

　　二、 减反射膜

　　（1）为什么需要镀减反射膜？

　　1）镜面反射

　　光线经过镜片的前后外表时，不但会发作折射，还会发作反射。这种在镜片前外表发作的反射光会使别人看戴镜者眼睛时，看到的却是镜片外表一片白光。拍照时，这种反光还会严重影响戴镜者的美观。

　　2）"鬼影"

　　眼镜光学理论以为眼镜片屈光力会使所视物体在戴镜者的远点形成一个明晰的像，也可以解释为所视物的光线经过镜片发作偏折并集合于视网膜上，形成像点。可是因为屈光镜片的前后外表的曲率不同，而且存在必定量的反射光，它们之间会发作内反射光。内反射光会在远点球面附近发作虚像，也就是在视网膜的像点附近发作虚像点。这些虚像点会影响视物的明晰度和舒适性。

　　3）眩光

　　象一切光学体系相同，眼睛并不完美，在视网膜上所成的像不是一个点，而是一个含糊圈。因而，二个相邻点的感觉是由二个并排的或多或少重叠的含糊圈发作的。只要二点之间的距离足够大，在视网膜上的成像就会发作二点的感觉，可是如果二点太接近，那么二个含糊圈会趋向与重合，被误以为是一个点。

　　对比度可以用来反映这种现象，表达视力的明晰度。对比值有必要大于某一确定值（察觉阈，相当于1－2）才可以保证眼睛区别二个附近点。

　　对比度的计算公式为：D＝（a-b)/(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，阐明视觉体系对该二点的分辨率越高，感觉越明晰；如果二个物点十分接近，它们的相邻部分的最低值比较接近于最高值，则C值低，阐明视觉体系对该二点感到不明晰，或不能明晰分辨。

　　让咱们来模拟这样一个场景产：夜晚，一位戴眼镜的驾车者明晰地看见对面远处有二辆自行车正冲着他的车骑过来。此刻，跟随这今后的轿车的前灯在驾车者镜片后外表上发作反射：该反射光在视网膜上形成的像添加了二个被调查点的强度（自行车车灯）。所以，a段和b段的长度添加，即然分母(a b)添加，而分子（a-b)坚持不变，于是就引起了C值的削减。对比减小的成果会令驾驶员开始发作的存在二个骑车人的感觉重合成为单一的像，就好比区别它们的视点被突然减小！

　　4）透过量

　　反射光占入射光的百分比取决于镜片资料的折射率，可经过反射量的公式进行计算。

　　反射量公式：R＝（n-1)平方/(n 1)平方

　　R：镜片的单面反射量 n：镜片资料的折射率

　　例如普通树脂资料的折射率为1.50，反射光R＝（1.50－1）平方/（1.50＋1）平方＝0.04＝4%。

　　镜片有两个外表，如果R1为镜片前外表的量，R2为镜片后外表的反射量，则镜片的总反射量R＝R1＋R2。（计算R2的反射量时，入射光为100%－R1）。镜片的透光量T＝100%-R1-R2。

　　由此可见，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感比较强烈。

　　（2）原理

　　减反射膜是以光的波动性和干涉现象为根底的。二个振幅相同，波长相同的光波叠加，那么光波的振幅增强；如果二个光波原由相同，波程相差，如果这二个光波叠加，那么互相抵消了。减反射膜就是运用了这个原理，在镜片的外表镀上减反射膜，使得膜层前后外表发作的反射光互相搅扰，然后抵消了反射光，达到减反射的作用。

　　1）振幅条件

　　膜层资料的折射率有必要等于镜片片基资料折射率的平方根。

　　2）位相条件

　　膜层厚度应为基准光的1/4波长。d=λ/4 λ=555nm时，d=555/4=139nm

　　关于减反射膜层，许多眼镜片生产商选用人眼敏感度较高的光波（波长为555nm)。当镀膜的厚度过薄（〈139nm),反射光会显出浅棕黄色，如果呈蓝色则表明镀膜的厚度过厚（ 〉139nm）。

　　镀膜反射膜层的意图是要削减光线的反射，但并不或许做到没有反射光线。镜片的外表也总会有残留的色彩，但残留色彩哪种是最好的，其实并没有规范，现在首要是以个人对色彩的喜好为主，较多为绿色色系。

　　咱们也会发现残留色彩在镜片凸面与凹面的曲率不同也使镀膜的速度不同，因而在镜片中央部分呈绿色，而在边缘部分则为淡紫红色或其它色彩。

　　3）镀减反射膜技能

　　有机镜片镀膜的难度要比玻璃镜片高。玻璃资料可以承受300 °C以上的高温，而有机镜片在超越100 °C时便会发黄，随后很快分化。

　　可以用于玻璃镜片的减反射膜资料一般选用氟化镁（MgF2），但因为氟化镁的镀膜工艺有必要在高于200°C的环境下进行，否则不能附着于镜片的外表，所以有机镜片并不选用它。

　　20世纪90年代今后，随着真空镀膜技能的开展，运用离子束炮击技能，使得膜层与镜片的结合，膜层间的结合得到了改进。而且提炼出的象氧化钛，氧化锆等高纯度金属氧化物资料可以经过蒸腾工艺镀于树脂镜片的外表，达到杰出的减反射作用。

　　以下对有机镜片的减反射膜镀膜技能作一介绍。

　　1）镀膜前的预备

　　镜片在承受镀膜前有必要进行预清洗，这种清洗要求很高，达到分子级。在清洗槽中别离放置各种清洗液，并选用超声波加强清洗作用，当镜片清洗完后，放进真空舱内，在此过程中要特别注意避免空气中的尘埃和废物再黏附在镜片外表。最终的清洗是在真空舱内，在此过程中要特别注意避免空气中的尘埃和废物再黏附在镜片外表。最终的清洗是在真空舱内镀前进行的，放置在真空舱内的离子枪将炮击镜片的外表（例如用氩离子），完成此道清洗工序后即进行减反射膜的镀膜。

　　2）真空镀膜

　　真空蒸腾工艺可以保证将纯质的镀膜资料镀于镜片的外表，一起在蒸腾过程中，对镀膜资料的化学成分能严密操控。真空蒸腾工艺可以关于膜层的厚度准确操控，精度达到。

　　3）膜层结实性

　　对眼镜片而言，膜层的结实性是至关重要的，是镜片重要的质量指标。镜片的质量指标包含镜片抗磨损、抗文化馆、抗温差等。因而现在有了许多针对性的物理化学测验办法，在模拟戴镜者的运用条件下，对镀膜镜片进行膜层牢度质量的测验。这些测验办法包含：盐水实验、蒸汽实验、去离子水实验、钢丝绒磨擦实验、溶解实验、黏着实验、温差实验和潮湿度实验等等。

　　三、 抗污膜（顶膜）

　　（1）原理

　　镜片外表镀有多层减反射膜后，镜片特别简单发作污渍，而污渍会损坏减反射膜的减反射作用。在显微镜下，咱们可以发现减反射膜层呈孔状结构，所以油污特别简单滋润至减反射膜层。处理的办法是在减反射膜层上再镀一层具有抗油污和抗水性能的顶膜，而且这层膜有必要十分薄，以使其不会改变减反射膜的光学性能。

　　（2）工艺

　　抗污膜的资料以氟化物为主，有二种加工办法，一种是浸泡法，一种是真空镀膜，而最常见的办法是真空镀膜。而最常用的办法是真空镀膜。当减反射膜层完成后，可运用蒸腾工艺将氟化物镀于反射膜上。抗污膜可将多孔的减反射膜层掩盖起来，而且可以将水和油与镜片的触摸面积削减，使油和水滴不易粘附于镜片外表，因而也称为防水膜。

　　关于有机镜片而言，抱负的外表体系处理应该是包含抗磨损膜、多层减反射膜和顶膜抗污膜的复合膜。一般抗磨损膜镀层最厚，约为3－5mm，多层减反射膜的厚度约为0.3um，顶层抗污腊镀最薄，约为0.005－0.01mm。以法国依视路公司的钻晶（crizal)，复合膜为例，在镜片的片基上首要镀上具有有机硅的耐磨损膜；然后选用IPC的技能，用离子炮击进行镀减反射膜前的预清洗；清洗后选用高硬度的二氧化锆（ZrO2)等资料进行多层减反射膜层的真空镀制；最终再镀上具有110的触摸视点的顶膜。钻晶复合膜技能的研制成功表明晰有机镜片的外表处理技能达到了一个新的高度。