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偏光眼镜镜片在标准中一些技术指标的解读  

2013-01-14 16:03:36|  分类: 眼镜知识 |  标签: |举报 |字号 订阅

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偏光眼镜镜片在标准中一些技术指标的解读

文章来源:中国眼镜在线  作者:陈秋灵 王本平 杭广斌/文   

  摘要:目前我国在偏光镜片方面,还没有国家标准。近几年,对于偏光镜的抽检,也是以行业标准QB 2457“太阳镜”为主,该标准不涉及偏光镜片的偏振特性测量,行业内很多从业者不了解偏光镜片的许多测量技术指标,导致现今偏光镜片市场、偏光镜片行业的混乱和质量良莠不齐。本文将从光学本质,参考美国、欧盟、国际、国家、行业标准,对偏光镜的一些重要技术指标进行解读。
  关键词:偏光镜片;标准;技术指标
  根据国家质量监督检验检疫总局的部署,国家相关部门每年都会对各种定配眼镜、太阳镜的质量进行抽检。随着偏光镜片的逐渐国产化,偏光镜片即将成为太阳镜的主流镜片。偏光镜片特别适合钓鱼、开车、航海、打猎、滑雪等户外活动,代表着新一代的时尚太阳镜,具有广阔的市场前景。
  但是,目前我国在偏光镜片方面,还没有国家标准。近几年,对于偏光镜的抽检也是以QB 2457“太阳镜”标准为主,GB10810.3“眼镜镜片及相关眼镜产品 第3部分:透射比规范及测量方法”、GB10810.1“眼镜镜片 第1部分:单光和多焦点镜片”、GB/T14214“眼镜架 通用要求和试验方法”、QB2506“光学树脂眼镜片”、GB13511“配装眼镜”中部分相关条款为辅。由于QB 2457“太阳镜”标准中对偏光太阳镜参数指标的描述还是过于简单,不涉及偏光镜片的偏振特性测量,所以无法对现今仍然相当混乱、质量良莠不齐的偏光镜片市场、偏光镜片行业进行整顿和规范。
  下面,本文将从光学本质,对偏光镜片的一些重要技术指标进行解读,以期有助于从业者更好地了解偏光镜片。
1 偏振面与偏光镜片的滤光光学原理
  1973年,美国DR. Edwinland根据偏光原理,发明了一种偏光镜片,用来制成太阳镜、照相机的镜头、滤光镜以及其它科学用途,博士本人因而名声大噪,随之创立Polaroid(宝丽来)公司。

 



偏光镜片是一种特殊的过滤材料,可滤去因水面、潮湿或阳光照耀的马路和潮湿沙地的反射光。通常,阳光是向四面八方散射的,当射到物体上,光线重新定向反射出来,形成水平及垂直于光线传播方向振动的两种反射光(如图1),前者就是造成目眩的乱反射光,这是影响视线的无用偏光。偏光镜片采用和隐形眼镜一样轻巧精的合成树脂制成,镜片是由7层极薄的镜片合成。最外面两层是超硬的耐磨层;第2,6层是防碎强化层;第3、5层是紫外线过滤层;最中间一层是偏光过滤层。偏光镜片的整体构造精密独特,经测试,能滤除99%的刺眼乱反射光,96%的有害紫外线,并具有防碎、防磨的特殊功能。一般有色玻璃片和塑胶片所无法克服的发射偏光,在通过偏光镜片时,能被黑晶体的百叶窗式结构所滤掉,剩下有用的垂直光线进入眼睛,使人感觉舒适清楚。
  在偏光镜片的装配中,偏振轴位方向为垂直方向,由马吕斯定律 ( 为光线偏振方向与偏光镜轴位方向的夹角),得到 , ,可见,经过偏光膜后,垂直于偏光轴位的振动被过滤掉,平行于偏光轴位的振动完全通过,介于两者之间的被削弱。
  在偏光眼镜的装配中,偏光轴是衡量成品偏光眼镜作用功能性的重要指标,虽然有较高的偏光度,但偏光轴偏离垂直90度角10度以外,将严重影响消除漫反射光的作用,失去偏光眼镜的作用和意义。这点我们可以从滤除水平振动的乱反射出射光的比率来说明。
  
2 偏光镜片透射比测量方法中的光学原理
  ISO 8980-3“毛边镜片-透射比规范和测量方法”、GB 10810.3-2006“眼镜镜片及相关眼镜产品 第3部分:透射比规范及测量方法”中,都有关于偏光镜片透射比测量方法的描述。
  我们知道,偏光镜片在各个方向上的透射比是不同的,ISO 8980-3和GB 10810.3-2006中规定:在测量透射比时应使用非偏振光,或用偏振光测量偏光镜片任意两个互相垂直方向上的透射比再取平均值。这其中有什么科学道理吗?下面本文将从理论上给予证明。
  为简单起见,我们抽出主要因素建立物理模型,即假设镜片没有反射和吸收,只有偏振方向引起的光线衰减。
2.1 使用偏振光测量
  在一般光学仪器中,光线经过折射和反射后,不可避免地带有一定的偏振性,使测量光束不能完全等同于自然光,而形成部分偏振光或完全偏振光。这些偏振光都可以看作是两束非相干、且振动方向互相垂直的线偏振光的合成,该合成的合振动的平均光强度为分振动强度之和。即 

  由计算过程可见,在使用偏振光测量偏振片的光透射比时,无需考虑偏振光的偏振方向与偏光镜片偏振轴位的夹角 ,只需测量两个互相垂直方向上的透射比,再取平均值。
2.2 使用非偏振光测量
  非偏振光,也叫自然光。设入射光为 ,则可将非偏振光按照平行和垂直于偏光镜片轴位方向分解,每个方向光强都为 ,故出射光强应为: 

2.3 偏光镜片光透射比总结
  由2.1和2.2可知,偏光镜片光透射比测量方法根据测量光束的偏振性确定,但无论测量光束的偏振性如何,测量结果是相同的。
3 光透射比之比值
  ISO 8980-3:2003、ANSI Z80.3-2001标准中规定:在测定光透射比之比值时,使入射偏振光分别与偏振面平行及垂直,测得平行及垂直于偏振面的光透射比,并求其比值,在测量时,分光光度计应与设置在其光路中的已知偏振方向的偏振元件组合成一体,且使测量光束达到基本100%线偏振并校正到100%。
  GB 10810.3-2006“眼镜镜片及相关眼镜产品 第3部分:透射比规范及测量方法”中关于光透射比之比值的要求低些,没有强调使测量光束达到基本100%线偏振并校正到100%。
4 偏光度
  所谓偏光度是指两个具有偏光作用的镜片相交90度后光的吸收率,此数值越大越好。作为偏光眼镜主要功能,就是减少眩光和消除漫反射光为对眼镜的伤害,偏光度在这方面起着主要作用。
  注意偏光度的概念与偏振度是不同的,偏振度描述光的偏振程度,光的偏振度在自然光和线偏振光之间变化,自然光偏振度为0,线偏振光偏振度为1。
5 单体光透光率
  指单片偏光镜片的光平均透过率,此项指标对偏光眼镜在功能性的影响不明显。
6 复合强度
  目前世界上所有用于眼镜行业的偏光技术均采用复合制程、复合层的耐候性以及PVA层的耐水性应作用考评质量的重要指标,一般采用浸温水法测试。以时间长短来论品质高低。
7 抗划擦(雾度)
  眼镜在使用过程中难免会被所使用的环境污染,所以必须用眼镜布擦拭,合格品用眼镜布擦拭后,应不留丝印。
8 眼镜片标准中的其它指标
  详见GB10810.3-2006,QB2506-2001,QB2457-1999,EN 1836:2005相关标准规定的要求。

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