偏光眼镜加工原理与装配

王 玲/文

偏光眼镜加工原理与装配

王 玲/文

1 偏光眼镜的基础原理

偏光眼镜属于一种特殊的太阳镜，普通的太阳镜片或染色片只是利用减光的作用，无法过滤光线，所以只能减低眩光、紫外光的强度，但不能完全阻隔，即仅能降低光的透过率，使景物变暗，包括眩光，但是淡眩光下的景物仍看不清楚，无法彻底消除眩光的影响。偏光镜片相比普通太阳镜，具有偏光性质，可完全阻隔因散射、反射等各种因素所造成的刺眼眩光，重点在于消除水平方向的眩光干扰，而对垂直方向的光减弱较少；同时也能将对人眼有害的紫外光线完全阻隔，使人在强光下长期活动时，眼睛不易疲倦，达到真正保护的功能，而且能让看见的东西更清晰、立体。偏光眼镜适合驾驶、钓鱼、旅游、日常佩戴。

偏光眼镜既可以消除强光和眩光，同时还能保持暗处的光线不被过分地减弱，使得物像的对比色得到适当的还原，视觉更清晰，景观色彩更丰富，物像更真实。在非强光却有大量散射眩光的天气中，偏光片可以提高物体色泽的对比度，佩戴舒适，适应于多种环境及长时间佩戴。偏光镜片则因具有偏光性质，所以可完全阻隔因散射、屈折、反射等各种因素造成的刺眼眩光，同时也能完全阻隔对人眼有害的紫外线。

目前偏光镜常进行前后表面加硬和加膜处理，这样既提高了镜片的使用寿命，还可以消除斜后方的眩光干扰，是驾驶、休闲和遮阳等活动中较好的选择。

偏光眼镜根据用途可以分为：滑雪镜、钓鱼镜、偏光驾驶镜、户外运动镜、高尔夫眼镜。偏光眼镜根据是否具有矫正功能，又可分为普通偏光眼镜和偏光矫正眼镜。偏光矫正镜片，针对屈光不正患者，一方面具有偏光镜的功能，另一方面又具有普通眼镜视力矫正的作用，既可以解决一般屈光不正的矫正问题，同时兼具遮阳、消除眩光作用，适合长时间驾驶或休闲运动者佩戴。

2 偏光矫正镜片的工艺及特点

偏光矫正镜片不仅应具有偏光镜片的特征，同时又要具有矫正眼镜的光学功能，故其加工工艺对佩戴者的光学效果实现具有很大效果。目前的偏光片都是将偏光涂料喷涂在衬膜上先形成偏光膜，再将偏光膜加厚或附加在光学镜片中形成偏光镜片。由于偏光涂料的性能不同、衬膜不同以及与光学镜片结合的方式不同，所以偏光矫正镜片的生产工艺也有所不同，其镜片的物理性能也就有差异。目前偏光矫正镜片大体有以下几种制造方法。

2.1 冲压法

将偏光膜的衬层加厚，由原始的百分之几毫米的厚度增加为0.7～1.5mm，使偏光膜变厚，具有一定的刚性，成为偏光片（又称加厚偏光膜片）；根据需要再用模具将其冲压成各种弯型的镜片。

此种方法简单、经济实用，但这种偏光片受材料和工艺的限制，其表面平整度、弯型稳定性、材料纯净度、光学性质等都存在缺陷，采用这种工艺的偏光镜片一般不作加硬处理或不能作较好的加硬处理，镜片的耐划性较差,故不用于光学镜片。该类型镜片通常用于平光镜片，即用于一般偏光太阳镜片，不用于矫正屈光不正的光学镜片。

2.2 三明治法

为使偏光镜片具有折光作用，要求镜片前后面的弯型具有差异,同时为使偏光镜片获得较好的光学性能，可以将偏光膜夹在一个平光镜片和一个矫正镜片之间，并用胶将其三合一成为光学级的偏光镜片，这种方法称之为三明治法。

这种偏光镜片的优点是可以矫正屈光不正，光学性质稳定，镜片的均匀性和纯净性都大为提高。但是这种偏光镜片较厚，易分层，不能长时间浸泡水中，也不能长时间暴晒，温度的突变，不适合于打孔和吊丝架，对镜架弯型、形状要求较苛刻。

2.3 铸模法

这种方法类似于金属和塑料铸造工艺，只是将偏光膜夹在铸片之中，偏光膜前侧为一胶状平光片，偏光膜内侧为一胶状屈光镜片材料，用模具压成所需屈光镜片，待固化后去模和退火，由此生产出偏光镜片。这种方法制造的镜片，在使用中比三明治方法制造的镜片耐久性好，生产效率高，成本低。但该偏光片的偏光膜弯型稳定性会受生产过程中胶状材料变化的影响，所以车房加工时的光度较难控制，给二次加工造成困难。

2.4 注射法

这种方法与铸模法的最大区别在于偏光膜的前后面不是同时生产，即偏光片不是一次成型，而是依托模具将偏光膜与屈光镜片先成型，待初步固化后重新定位，再向镜片偏光膜前侧与模具间的空隙注入镜片材料并与其一同固化形成偏光片。这种方法生产的偏光片，镜片最薄处一般控制在1.6～2.2mm。

此方法生产效率高，成本低，镜片光学稳定性较好，镜片耐久性也较好，是目前应用较多的生产工艺。在这种生产方法中，有将偏光膜直接压弯使用的，也有将偏光膜增厚再压弯使用的，有用液态镜片材料直接生产的，也有用胶状镜片材料生产的，有用高温固化工艺的，也有用相对低温固化工艺的，再加之加硬温度控制水平的差异，这都造成镜片的纯净度、偏光膜性能稳定性、镜片成像扭曲程度、耐刮性等镜片品质存在很大差异，也造成最终佩戴舒适度有很大差异。

2.5 融合法

该法要求镜片基弯和偏光膜的弯度都制造得非常均匀、准确和吻合，此法的偏光膜是非常薄的膜，这样偏光膜就能很好地被吸附在镜片前表面，再利用特殊的光电和化学的方法处理后，非常薄的偏光膜就牢牢地融合为镜片前表面，然后用液态镜片材料在镜片的前表面附上一个均匀的外衣，形成保护壳，这种保护壳和偏光薄膜总厚度一般可控制在0.3mm以内，与镜片融为一体。这种方法生产的偏光片，镜片最薄处一般控制在1.2～1.8mm。

融合法生产的偏光片镜片材料相对均匀、纯净、不易分层、光学性能稳定、耐久性好，可装配打孔镜架、中心厚度薄。但此方法工艺要求高，生产成本高。

综上所述，目前偏光片注射法是可以普及而实用的方法，融合法是成本和品质最高的方法，其他方法都有较为明显的缺陷。根据偏光矫正镜片的加工工艺，二次加工是很重要的环节，因为偏光片有偏光轴的定位要求，所以散光度数和散光轴确定后才能经二次车房加工生产所需的偏光片，而二次加工和直接生产单光片都需要加硬和加膜处理，但偏光膜恰恰对温度很敏感，温度过高偏光膜就会产生皱褶，偏光性能也发生变化，偏光片成像会扭曲，因此控制偏光镜片质量的关键点之一是控制温度。所以检查偏光片质量很重要的一点是看偏光膜是否发生皱褶，并引起镜片成像扭曲，检查偏光膜是否皱褶，可通过检查镜片反光时是否出现偏光膜皱褶引起的浪纹而发现。

3 偏光眼镜的选择

3.1 镜架的选择

a.选择镜架的弯型要尽可能与光度相匹配，避免选择大弯型镜架或将太阳镜架改配偏光镜，尤其对高度近视。目前偏光片的弯型主要为200、400、600弯三种，有些厂家还提供50弯和800弯的偏光片。为使高度近视镜片较薄，一般选200弯或50弯镜片加工，如果镜架选600弯，此时安装就不吻合，会造成很大的装配应力，镜片容易掉下；如果选600弯镜片加工会造成镜片边缘很厚，不美观。所以，镜架弯度与配镜度数采用的弯度要尽可能匹配；如果不匹配，必须向被检者讲明可能出现的问题，还要告知二次加工厂改用与镜架相匹配弯型的镜片来加工所配光度。目前矫正偏光镜片的基弯一般约为200弯、400弯、600弯三种，选择镜架的框架弯度应与所配镜片弯度吻合，即高度近视镜架不适宜选大弯型，而远视镜架应选较弯的镜架。

b.注意选择镜架类型，即是否有打孔、开槽等特殊眼镜加工工艺类型。对于无框镜架，最好选融合法生产的镜片。对于低光度半框镜架，偏光镜片应适当加厚，注意不能在偏光膜处开槽。订制镜片时，需将偏光片选配的镜架、光度和瞳距等资料通知厂家，以便加工出适合的镜片。例如有些公司半框镜架由于生产工艺的原因，不能内移过多，故选择时需要避免。

3.2 镜片颜色的选择

目前偏光片的基本颜色是由偏光膜决定的，所以每批之间有差异，不能指定颜色，即使厂家可以通过染色改变镜片的颜色，但也不像一般染色片那样随意（因为偏光膜有底色），而且偏光膜对温度很敏感，不适宜在开水中热煮染色；若勉强加热染色，可能导致偏光膜失效，镜片成像扭曲，佩戴不舒适。偏光片颜色目前常见以灰、茶两色为主，通常偏光片都有底色，深色偏光片比浅色偏光片偏光率高，消除眩光效果较好。验配师要根据供应商的样品和颜色说明书为被检者选择颜色，并适时向被检者解释色差问题，以免佩戴者投诉。

4 偏光眼镜的加工流程

偏光眼镜加工不同于普通眼镜加工,主要表现在偏振面的方向定位，该定位决定了镜片光学矫正效果和眩光消除效果。无论是普通偏光镜片还是偏光矫正镜片的加工，定位是加工过程中的首要环节。

4.1.1 偏光镜片的定位

偏光镜片定位标志常见的有3类：

①圆弧缺口偏光膜标志：在镜片的偏光膜中有一个（或两个）圆弧缺口表示水平。注意此圆弧缺口是偏光膜的缺口，只表现在明暗上，不表现在镜片材料外观的圆缺上（如图1）。

②镜片外径周边标志：在镜片的外径周边（直径处）有一对向内凹槽，凹槽的沟槽表示水平。注意：此对沟槽一定是在直径位置上对称，且只有一对。此对沟槽一定是镜片外径上向内的凹槽，不是突出的。注意在此过程中，不要与加硬夹具在加硬过程中的夹迹混淆。一般而言，镜片加硬过程中的夹迹是在镜片外径上突出的，而且夹迹一般是3～4个以上，不是唯一对称的（如图2）。

③镜片上下削平标志：圆形镜片上下削平一部分，形成上下两个平行线（如图3）。

4.1.2 偏光镜片的定位过程

找到上述3种定位标志之一，将镜片按常规加工流程进行水平安装即可，要确保定位标志安装在水平位置上。可用偏光实验图片复核一下，即在标志的镜片水平位置看一下偏光图片，能出现偏光示意图时说明标志正确。也可采用安装正确的偏光镜比对一下，即将一般的偏光太阳镜与偏光片叠在一起看透光现象，透光率高(亮)说明位置正确，透光率低(暗、黑) 说明位置不正确。

图1 凹槽缺口标记图2 圆弧缺口标记图3 削平标记

4.2 偏光镜片的加工

偏光镜片（根据厂家生产工艺的不同，各层的情况也有所差异）由前表层、偏光层、光度层3层组成。前表层根据工艺不同厚度约在0.5～1.5mm之间，偏光层约在0.05～0.1mm之间。光度层中心厚度0.5mm，所以目前带光度的偏光镜片中心厚度一般2.0mm，特殊工艺的中心厚度1.4mm，变色片的中心厚度2.2mm。

偏光眼镜要避免加工装配时造成偏光层分层，即避免加工不当造成偏光层与前表层或光度层分离。

加工方法与一般普通镜架相同，偏光镜片的定位标志应放在水平位置上。每片偏光镜片的两边均有180°水平记号，将此两记号之间画一直线即为该偏光镜片的水平线，以此为标准水平线将镜片装入镜框中。

因为偏光矫正镜片主要为树脂材质，若偏光层和其他层的粘合工艺不尽完美，树脂偏光镜片极易出现加工切边时的分层现象，造成加工报损。所以加工时要将磨边机的压力调小一点，加工时尽量选择机头压力最小的档位，调到研磨玻璃片的档位，选择磨玻璃片的砂轮研磨偏光片，即减小磨偏光片的垂直压力和振动。粗切时可将水关上，然后打开水阀，这样可以减少阻力防止偏光层分层。注意镜片尺寸大小要合适，不要磨得过大，以免装配时造成镜片变形。

加工完成后，镜框的弯度要作适当调整，尽可能与镜片的弯度一致。装配好的偏光镜最好用偏光应力检查仪（一对偏光片）检查装配应力，尽可能修整大小、形状和弯度，使装配应力达到最小。

偏光片打孔时要特别注意：打孔机的钻头要锋利，注意通过偏光膜的力度，注意散热。分几次打孔，将扩孔步骤与打穿孔的步骤分开，厚镜打孔时，应在打孔中停几次，以便散热。钻头通过偏光层时，速度要放慢，不要过分挤压镜片，以免镜片分层。打孔时从前表面向后表面钻孔。

偏光镜装配应遵循“稍松勿紧”的原则。装配完毕后，手持眼镜，若发现镜片边缘出现小条、小块或一点点的小黑块、小黑斑，则说明配装过紧，必须把镜片再适当磨小些，直到不出现上述情况为止。

4.3 偏光眼镜的加工注意事项

偏光眼镜加工选择镜架、镜片类型时建议参照厂家的说明书。例如，部分厂家只有高折射率镜片可以进行打孔制作。根据不同的加工工艺，部分低度数偏光镜片不适合进行半框制作。总之，生产企业对于不同类型的镜框选择有具体的要求，例如折射率的高低、颜色的深浅、半框架的选择与否，具体必须参照企业的二次加工流程。例如某企业规定，半框架最好选1.6折射率的偏光镜片，1.5折射率的偏光镜片拉丝架只能选茶色和灰色，光度不能太低。所有半框偏光眼镜制作时内移量不能太多，订片时需要注明 “半框镜架”。

目前矫正偏光镜片的基弯一般约为200弯、400弯、600弯3种，选择镜架的框架弯度应与所配镜片弯度吻合。大弯型镜片订制时,要注明镜架的弯度并告知佩戴者加大基弯可能会造成外边缘加厚。若要为高度近视者选择大弯型镜架必须注明并强调订600弯或400弯以匹配镜架。同时注意不应选择内移过大的镜架。必要时可提前沟通加工厂商，事先告知镜片尺寸和瞳距，以便加工时作内移和偏心处理。

不可用丙酮擦拭镜片边缘，因为可能会破坏镜片边缘的偏光薄膜。

镜片不宜在水中长时间浸泡。

镜片不宜存放在高温环境中。

（本文受2010年金陵科技学院教改项目基于“卓越工程师计划”下的“材料科学与工程”专业人才培养模式的研究与实践（2010JGXM-01-6）资助。）

作者单位：金陵科技学院