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玻璃

玻璃鏡片使用的材質

玻璃

蔡司1.5至1.9不同折射率的玻璃眼鏡鏡片(上方)以及 Umbramatic眼鏡鏡片(下方)

玻璃鏡片使用的材料有礦物玻璃(阿貝數和燧石玻璃(阿貝數<50)。
「冕牌玻璃」(B 270)一詞最早是用來形容在英國製成後會呈現冠狀物的圓形吹製玻璃。「燧石玻璃」一詞則源於早期的生產技術,該技術使用了明亮色彩的純淨燧石(石英)。

1886年之前,只知道有標準冕牌玻璃和燧石玻璃兩種類型。自此之後,才開始有其他新材料出現。直到目前都業界還在研究如何生產新類型的玻璃,特別是高折射率類型。目標是添加合適物質,藉此盡可能降低色散現象,即便是高折射率的材料也一樣。同時還必須保證,眼鏡鏡片製成後能達到高硬度和耐化學性。

光學玻璃

光學玻璃
(感謝Schott Glas, Mainz公司提供照片)

光學玻璃

「玻璃」一詞表示具有以下特性的所有材料:化學結構類似於液態,但其黏度在常溫下很高,幾乎可視為固態。
玻璃具備不會結晶(non-crystalline)的結構,意即其原子或分子未遵循週期性排列原理。玻璃的類型很多,有白色玻璃、有色玻璃,也有清透玻璃和非透明玻璃。
礦物玻璃是熔體過度冷卻而成,因此亦常稱過冷液體。事實上玻璃並非固體,即便在固態時也呈現特定黏度,但我們在日常使用時不會發現。

礦物玻璃

礦物玻璃

礦物玻璃是熔化過程的產物,玻璃熔體的成分如下:

70%玻璃形成物(石英)
20%焊劑材料(碳酸鉀和蘇打)
10%玻璃硬化劑(氧化物)

鏡片材質

在熔化槽中進行熔化過程的玻璃
(感謝Schott Glas, Mainz公司提供照片)

添加不同的金屬氧化物和氟化物(1%)可改變玻璃的光學特性和顏色。例如:添加氧化鉛、氧化鈦、氧化鑭可提高折射率,添加鋇氧化物和氟化物則能降低色散現象。玻璃熔體也可染色,用來製作染色的太陽眼鏡鏡片,只要添加鐵、鈷、釩和錳即可。為了獲得光致變色特性,必須在玻璃熔體中添加含有氟、氯和溴(鹵化物)的金屬化合物。

製造所需玻璃的所有材料會在熔爐中以1400至1500°C的高溫進行熔化工序,黏稠熔體中的氣泡可添加所謂的淨化劑來清除。完成精鍊程序後攪拌熔體數小時,以防止產品出現條紋、雜物和色偏。完成熔化程序後,玻璃熔體在略微降溫下,會經由計量單位送至自動壓製裝置,進行沖壓程序。這些沖壓件會先在一般稱為退火爐的特殊爐中進行冷卻,然後再加工製成眼鏡鏡片成品。

玻璃或塑膠?

提示與建議
玻璃鏡片
礦物鏡片
具超高折射率,可生產成薄型鏡片,甚至可用於高度數鏡片
折射率範圍極廣,從n = 1.5至n = 1.9

由於具耐刮性,因此鏡片更耐用,使用壽命更長
表面堅硬

與相同折射率的人造纖維鏡片相比色邊較少
低色散,即使高折射率也一樣

雙光和三光鏡片無明顯邊緣
不同材料具良好熔合性
製造過程中產生的副產品很容易處置
製造過程符合環保
不會變形,因此高溫不會影響鏡片的光學特性
耐高溫
可製成均色鏡片和不同視區膠合,例如在近用區和遠用區使用不同的稜鏡度
材料擁有良好的膠合特性

人造纖維鏡片
 
具高折射率,可生產成薄型鏡片,甚至可用於較高度數鏡片
折射率範圍從n = 1.5至n = 1.74

眼鏡很輕,配戴起來很舒適
低密度
非常適合用於運動眼鏡和兒童眼鏡
高度抗破裂
使用浸漬過程進行染色,不受度數影響,可提供配戴者需要的任何顏色
色彩豐富

光致變色人造纖維鏡片變暗程度一致,不受度數影響
將光致變色物質結合在鏡片表面

焊接或研磨作業時不會破壞鏡片
高抗火花
必須要有硬化塗層,才能達到類似玻璃鏡片的硬度
表面硬度低

鏡片類型範例

玻璃鏡片的材料
鏡片應用範例
平均折射率 nd
阿貝數 νe
 

冕牌玻璃
 
 


 


蔡司單光球面玻璃鏡片1.5
1.525
58.3
眼鏡鏡片最早使用的玻璃材料
鋇冕玻璃
蔡司單光球面玻璃鏡片1.6
1.604 43.8 與冕牌玻璃之間的光學差異:高折射、低色散
重燧石玻璃


蔡司單光
- 球面玻璃鏡片1.7
- 球面玻璃鏡片1.8
- 球面玻璃鏡片1.9

1.706
1.800
1.893

39.3
35.4
30.4
適用於高度數的高折射材料。添加物包括鈦和鑭。1973年德國Schott玻璃科技公司因首度開發出這類鏡片而獲獎。
硼矽玻璃


蔡司單光
- 球面玻璃鏡片1.5 Umbramatic褐色
- 球面玻璃鏡片1.6 Umbramatic褐色

1.525

1.604

56.5

42.8
利用添加氯化銀和溴化銀來產生光致變色特性,另一個添加物為硼酸。
鋇燧石玻璃 蔡司雙光Classic CT25玻璃鏡片1.6
1.684
1.755
44.2
38.1
雙光和三光鏡片的視區材料
 

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