減反射膜技術(shù)知識(shí)介紹

　　一、為什么需要鍍減反射膜?

　　1.鏡面反射

　　光線通過(guò)鏡片的前后表面時(shí)，不但會(huì)產(chǎn)生折射，還會(huì)產(chǎn)生反射。這種在鏡片前表面產(chǎn)生的反射光會(huì)使別人看戴鏡者眼睛時(shí)，看到的卻是鏡片表面一片白光。拍照時(shí)，這種反光還會(huì)嚴(yán)重影響戴鏡者的美觀。

　　2."鬼影"

　　眼鏡光學(xué)理論認(rèn)為眼鏡片屈光力會(huì)使所視物體在戴鏡者的遠(yuǎn)點(diǎn)形成一個(gè)清晰的像，也可以解釋為所視物的光線通過(guò)鏡片發(fā)生偏折并聚集于視網(wǎng)膜上，形成像點(diǎn)。但是由于屈光鏡片的前后表面的曲率不同，并且存在一定量的反射光，它們之間會(huì)產(chǎn)生內(nèi)反射光。內(nèi)反射光會(huì)在遠(yuǎn)點(diǎn)球面附近產(chǎn)生虛像，也就是在視網(wǎng)膜的像點(diǎn)附近產(chǎn)生虛像點(diǎn)。這些虛像點(diǎn)會(huì)影響視物的清晰度和舒適性。

　　3.眩光

　　象所有光學(xué)系統(tǒng)一樣，眼睛并不完美，在視網(wǎng)膜上所成的像不是一個(gè)點(diǎn)，而是一個(gè)模糊圈。因此，二個(gè)相鄰點(diǎn)的感覺(jué)是由二個(gè)并列的或多或少重疊的模糊圈產(chǎn)生的。只要二點(diǎn)之間的距離足夠大，在視網(wǎng)膜上的成像就會(huì)產(chǎn)生二點(diǎn)的感覺(jué)，但是如果二點(diǎn)太接近，那么二個(gè)模糊圈會(huì)趨向與重合，被誤認(rèn)為是一個(gè)點(diǎn)。

　　對(duì)比度可以用來(lái)反映這種現(xiàn)象，表達(dá)視力的清晰度。對(duì)比值必須大于某一確定值(察覺(jué)閾，相當(dāng)于1-2)才能夠確保眼睛辨別二個(gè)鄰近點(diǎn)。

　　對(duì)比度的計(jì)算公式為：d=(a-b)/(a+b)

　　其中c為對(duì)比度，二個(gè)相鄰物點(diǎn)在視網(wǎng)膜上所成像的感覺(jué)最高值為a,相鄰部份的最低值為b。如果對(duì)比度c值越高，說(shuō)明視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)該二點(diǎn)的分辨率越高，感覺(jué)越清晰;如果二個(gè)物點(diǎn)非常接近，它們的相鄰部分的最低值比較接近于最高值，則c值低，說(shuō)明視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)該二點(diǎn)感到不清晰，或不能清晰分辨。

　　讓我們來(lái)模擬這樣一個(gè)場(chǎng)景產(chǎn)：夜晚，一位戴眼鏡的駕車者清晰地看見(jiàn)對(duì)面遠(yuǎn)處有二輛自行車正沖著他的車騎過(guò)來(lái)。此時(shí)，尾隨其后的汽車的前燈在駕車者鏡片后表面上產(chǎn)生反射：該反射光在視網(wǎng)膜上形成的像增加了二個(gè)被觀察點(diǎn)的強(qiáng)度(自行車車燈)。所以，a段和b段的長(zhǎng)度增加，即然分母(a+b)增加，而分子(a-b)保持不變，于是就引起了c值的減少。對(duì)比減小的結(jié)果會(huì)令駕駛員最初產(chǎn)生的存在二個(gè)騎車人的感覺(jué)重合成為單一的像，就好比區(qū)分它們的角度被突然減小!

　　4.透過(guò)量

　　反射光占入射光的百分比取決于鏡片材料的折射率，可通過(guò)反射量的公式進(jìn)行計(jì)算。

　　反射量公式：r=(n-1)平方/(n+1)平方

　　r：鏡片的單面反射量　　n：鏡片材料的折射率

　　例如普通樹(shù)脂材料的折射率為1.50，反射光r=(1.50-1)平方/(1.50+1)平方=0.04=4%。

　　鏡片有兩個(gè)表面，如果r1為鏡片前表面的量，r2為鏡片后表面的反射量，則鏡片的總反射量r=r1+r2。(計(jì)算r2的反射量時(shí)，入射光為100%-r1)。鏡片的透光量t=100%-r1-r2。

　　由此可見(jiàn)，高折射率的鏡片如果沒(méi)有減反射膜，反射光會(huì)對(duì)戴鏡者帶來(lái)的不適感比較強(qiáng)烈。

　　二、原理

　　減反射膜是以光的波動(dòng)性和干涉現(xiàn)象為基礎(chǔ)的。二個(gè)振幅相同，波長(zhǎng)相同的光波疊加，那么光波的振幅增強(qiáng);如果二個(gè)光波原由相同，波程相差，如果這二個(gè)光波疊加，那么互相抵消了。減反射膜就是利用了這個(gè)原理，在鏡片的表面鍍上減反射膜，使得膜層前后表面產(chǎn)生的反射光互相干擾，從而抵消了反射光，達(dá)到減反射的效果。

　　1.振幅條件

　　膜層材料的折射率必須等于鏡片片基材料折射率的平方根。

　　2.位相條件

　　膜層厚度應(yīng)為基準(zhǔn)光的1/4波長(zhǎng)。d=λ/4　λ=555nm時(shí)，d=555/4=139nm

　　對(duì)于減反射膜層，許多眼鏡片生產(chǎn)商采用人眼敏感度較高的光波(波長(zhǎng)為555nm)。當(dāng)鍍膜的厚度過(guò)薄(〈139nm),反射光會(huì)顯出淺棕黃色，如果呈藍(lán)色則表示鍍膜的厚度過(guò)厚( 〉139nm)。

　　鍍膜反射膜層的目的是要減少光線的反射，但并不可能做到?jīng)]有反射光線。鏡片的表面也總會(huì)有殘留的顏色，但殘留顏色哪種是最好的，其實(shí)并沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，目前主要是以個(gè)人對(duì)顏色的喜好為主，較多為綠色 色系。

　　我們也會(huì)發(fā)現(xiàn)殘留顏色在鏡片凸面與凹面的曲率不同也使鍍膜的速度不同，因此在鏡片中央部分呈綠色，而在邊緣部分則為淡紫紅色或其它顏色。

　　3.鍍減反射膜技術(shù)

　　有機(jī)鏡片鍍膜的難度要比玻璃鏡片高。玻璃材料能夠承受300 °c以上的高溫，而有機(jī)鏡片在超過(guò)100 °c時(shí)便會(huì)發(fā)黃，隨后很快分解。

　　可以用于玻璃鏡片的減反射膜材料通常采用氟化鎂(mgf2)，但由于氟化鎂的鍍膜工藝必須在高于200°c的環(huán)境下進(jìn)行，否則不能附著于鏡片的表面，所以有機(jī)鏡片并不采用它。

　　20世紀(jì)90年代以后，隨著真空鍍膜技術(shù)的發(fā)展，利用離子束轟擊技術(shù)，使得膜層與鏡片的結(jié)合，膜層間的結(jié)合得到了改良。而且提煉出的象氧化鈦，氧化鋯等高純度金屬氧化物材料可以通過(guò)蒸發(fā)工藝鍍于樹(shù)脂鏡片的表面，達(dá)到良好的減反射效果。

　　以下對(duì)有機(jī)鏡片的減反射膜鍍膜技術(shù)作一介紹。

　　1.鍍膜前的準(zhǔn)備

　　鏡片在接受鍍膜前必須進(jìn)行預(yù)清洗，這種清洗要求很高，達(dá)到分子級(jí)。在清洗槽中分別放置各種清洗液，并采用超聲波加強(qiáng)清洗效果，當(dāng)鏡片清洗完后，放進(jìn)真空艙內(nèi)，在此過(guò)程中要特別注意避免空氣中的灰塵和垃圾再黏附在鏡片表面。最后的清洗是在真空艙內(nèi)，在此過(guò)程中要特別注意避免空氣中的灰塵和垃圾再黏附在鏡片表面。最后的清洗是在真空艙內(nèi)鍍前進(jìn)行的，放置在真空艙內(nèi)的離子槍將轟擊鏡片的表面(例如用氬離子)，完成此道清洗工序后即進(jìn)行減反射膜的鍍膜。

　　2.真空鍍膜

　　真空蒸發(fā)工藝能夠保證將純質(zhì)的鍍膜材料鍍于鏡片的表面，同時(shí)在蒸發(fā)過(guò)程中，對(duì)鍍膜材料的化學(xué)成分能嚴(yán)密控制。真空蒸發(fā)工藝能夠?qū)τ谀拥暮穸染_控制，精度達(dá)到。

　　3.膜層牢固性

　　對(duì)眼鏡片而言，膜層的牢固性是至關(guān)重要的，是鏡片重要的質(zhì)量指標(biāo)。鏡片的質(zhì)量指標(biāo)包括鏡片抗磨損、抗文化館、抗溫差等。因此現(xiàn)在有了許多針對(duì)性的物理化學(xué)測(cè)試方法，在模擬戴鏡者的使用條件下，對(duì)鍍膜鏡片進(jìn)行膜層牢度質(zhì)量的測(cè)試。這些測(cè)試方法包括：鹽水試驗(yàn)、蒸汽試驗(yàn)、去離子水試驗(yàn)、鋼絲絨磨擦試驗(yàn)、溶解試驗(yàn)、黏著試驗(yàn)、溫差試驗(yàn)和潮濕度試驗(yàn)等等。