鏡片—「吸收鏡片、染色鏡片」

本篇你將學到

• 輻射能量對眼睛的影響、濾光片（Filter lenses）、染色方法。
• 光致變色鏡片（Photochromic Lenses）、偏光鏡片（Polaroid Lenses）。

前言

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• 可見光會誘發人眼對光的色覺感知，它的波長約自380nm到780nm，但是只要強度夠，不在此範圍的波也看得到。
• 大多數的光源和熱源（無論是天然或是人造）所放射的輻射不僅包括全部可見光的波長，更延伸到其鄰近的區域。

穿透百分率＋吸收百分率＝100%

輻射能量對眼睛的影響

1. 可見光：輻射波長介於380nm到780nm之間，在一般輻射強度下，這些光對眼睛組織並無損害。
2. 紅外光：波長大於780nm，具有「熱效應（thermal effect）」，取決於紅外光的照射強度與與持續照射時間。97%會被角膜、虹膜、水晶體和玻璃體等組織吸收，其餘3%會到視網膜。
3. 紫外光：光波長比380nm還短，人眼吸收紫外光輻射能量後會產生「非生物效應（abiotic effect）會使角膜與水晶體蛋白質產生化學變化」。人為紫外光：白熾燈（incandescent light）、氣體放電（gas discharge）、低壓汞（low pressure mercury）、氙燈（xenon lamp）等。

• UVA：315~380nm 曬黑，對眼睛造成慢性傷害（水晶體）。
• UVB：290~315nm 曬傷、光角膜炎、白內障、雪盲。
• UVC：200~290nm 能量高，大多被臭氧層擋掉。

補充

• 阻隔紫外線輻射眼鏡：鏡片本身（泛黃外觀）、鏡片鍍膜（鏡片表面）、鏡片塗層（鏡片內面，最常用，製作方式與鏡片染色相同）、偏光鏡片、變色鏡片、防護力超過紫外線鏡片。
• 單純紅外線不會造成不良影響，但「紅外線IR＋紫外線U」=極大傷害，會造成水晶體混濁（Ex：吹玻璃工人、熔爐工人）。
• 10AM~2PM，有60%的紫外線，傷害最高。輻射量：雪地>沙漠>陸地。
• 較需要紫外線防護的人：早期白內障、黃斑部退化、翼狀贅片、瞼裂斑、無晶體者、人工晶體者、兒童（水晶體較透明）、磺胺類藥物、四環黴素、利尿劑、鎮靜劑、治療低血糖藥物、口服避孕藥。

濾光片（Filter lenses）

染色度多少適合：正常人：15~30%。工人：15%以下。暗視力喪失：10~15%。駕車者：8%以下。滑雪：低於3%。<15% 反射眩光。>30% 效果差。

• 選擇性吸收某些色彩的光，讓其他色彩的光反射或是穿透。
• 濾光片會破壞某顏色的「互補色（complementary color）」，而讓該顏色穿透。
• 將不同的金屬與金屬氧化物滲入玻璃中可改變玻璃的顏色；「染色鏡片」：鏡片厚的地方顏色較深（軸度那較淺）。

灰色：較不失真，能保持原色。最受歡迎的「防曬」鏡片。平均穿透率，無法幫助色覺，視力或許會降低。

黃色： 在玻璃中滲入「鉻（chromium）、硫（sulphur）、氧化鈾（uranium）」的氧化物，可製造出黃色的鏡片。吸收紫外線、有效過濾短波長、無法提高對比敏感度。

藍色：低濃度的鈷（0.025%~0.1%）可製造出藍色的玻璃鏡片。藍色鏡片可能會提高危險且高能的光波長之穿透率。防眩光、護目鏡（高溫爐前，但不適用於焊接工作中）。

綠色：在玻璃中加入氧化亞鐵金屬，對紫外光與紅外光產生的熱有良好的吸收特性。與人類眼睛的色彩敏感度曲線極為相似，軍事用途。

紅色：高濃度的硒（selenium）可製造出紅色濾。在低光照環境中，紅色濾光片有良好的深層視覺感知，助於滑雪和狩獵。也可使色覺缺陷（color deficiency）患者的色彩辨識效能提高。

粉紅色：加入鈰（cerium）元素可產生粉紅色濾光片。粉紅色是某些神經系統問題患者的濾光片選項。有均勻透光率、無色彩失真、近用消除炫光。

琥珀：螢光的琥珀色可以增加物體的對比度，也可以降低來車前燈的眩光。非金屬元素的硫＋鐵元素可產生琥珀色玻璃濾光片。適用於「高爾夫球、射擊、釣魚、滑雪」等低光照的環境。光對比度提升的效果可以減少眼睛疲勞。

棕色：可增強對比度的濾光鏡片，可以消除「藍色模糊」、提高對比、增加配戴者高透光感、  德國，歐洲其他國家，最常用棕色或灰棕色。

 染色方法

1. 固定式吸收：特定色彩的傳統玻璃
2. 可變式吸收：光致變色玻璃（photochromic glasses）

整體染色（Integral Tints）

• 較少見。如果鏡片度數不同，顏色深淺也會不同。

表面染色、鍍膜（Surface Tinting/Coating）

• 不論材質，薄膜的塗層密度是均勻的。
• 鍍膜可應用在光波長範圍寬與穿透率的鏡片中。
• 彩色薄膜塗層可移除，並且可重新在鏡片塗覆新的彩色薄膜。

1. 鏡面鍍膜（mirror coating）：利用真空製程可在鏡片前表面進行鏡面鍍膜，使鏡片與雙向反射鏡擁有相同的性質。不論鏡片的屈光度與厚度，整個鏡片的色彩深度都會是均勻的。
2. 染料染色：樹脂鏡片可以浸泡在染料容器中染色。盡可能是同一製造商與在相同時間染色。鏡片的兩個表面會均勻的吸收染料的色澤，不會受鏡片屈光度所影響，因此不論鏡片的處方為何，色澤都會均勻。

補充

1. 漸層鏡片：透過滑輪機，將鏡片往上移一點。
2. 只要未鍍膜，都可以脫色重染。
3. 高折射鏡片，不易染色。
4. 鏡片在染劑時間越久，顏色越深。
5. 耐刮傷SRCs：主要耐刮傷，次要抗反射，不行熱鹽浴、熱交聯硬鍍膜（烘烤）、紫外線交聯硬化鍍膜（紫外光）。
6. 交聯硬化不當會有「不均勻色斑」。
7. 有色鍍膜：水銀。
8. 抗反射理論：厚度是波長的1/4（奇數）。

光致變色鏡片（Photochromic Lenses）

• 可吸收100%的UVB輻射，與98%UVA。
• 有一種鏡片是暴露於「紅光or紅外線」（光學漂白）以恢復淺色狀態。
• 熱處理加工（使玻璃更堅固）：留在窯爐內約2~3min，時間取決於厚度、類型、鏡片染色。

化學回火（chem-tempering）

• 將鏡片浸入熔爐的鹽類（化學硬化）；使用的熔鹽（硝酸鉀KNO3）。鏡片若有抗刮膜、抗反射膜AR會使鏡片耐衝擊降低；後表有刮痕容易裂。

空氣回火（air tempering）

• 變得更輕、反應更慢，且在陽光下顏色變得更深。

玻璃

• 鏡片中含數十億個「鹵化銀微晶體」，光照時，這些晶體的分子從小▶大（可逆性）形成金屬銀沈積物。
• 相同照度下，溫度越低，顏色變色越深越快。
• 使用一段時間後，才能完全發揮變色範圍和速率。但隨著使用時間越長，鏡片底色會越明顯（一年內，室內光線穿透率剩70%）。
• 舊鏡片的褪色狀態，會比新鏡片更深。玻璃鏡片越厚，顏色越深。

樹脂

• 使用「有機染料」，使用越久，變色速度會越來越慢。
• 相同照度下，溫度越低，顏色變色越深越快。

浸潤 Imbibition（全視線）：由透明「有機」塑膠開始製作、較貴、泡藥水，只有表面，均勻色彩密度。

材質內混合技術 In Mass：大部分用在玻璃，（玻璃：較厚的地方，顏色較深）；（塑膠：靠近鏡片表面的變色物質才會起反應）。

多重基材 Multimatrix

浸漬鍍膜 Dip Coating：鍍膜後「以熱加工硬化」。

前表面鍍膜 Front Surface Coating

表面轉接 Transbonding

偏光鏡片（Polaroid Lenses）

• 原理：把一個方向的光線給過濾掉（水平偏振）。
• 何時使用：減少駕駛疲勞，增加駕駛安全。釣魚、划船、海邊能有更好的視覺、色彩不褪色、雪地不會雪盲、抗UV、好的太陽眼鏡。
• Sin＝對邊/斜邊。Cos＝鄰邊/斜邊。布魯斯角：反射＝折射。

如何製作

• 成卷的PVA（聚醋酸乙烯酯）▶壓縮成五倍長▶碘浴▶成捲的CAB（醋酸丁纖維素）▶完工「夾心」（CAB包覆著PVA）。

注意事項

• 應力測試「考爾瑪鏡」。
• 傾斜角影響。
• 飛行員不適合。