1010223常用視覺輔具吳文陽老師講義 (1)

2012/2/20

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常用視覺輔具

�鏡片

�眼鏡

�隱形眼鏡

2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心吳文陽 1 2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心吳文陽 2

眼鏡片

� 「眼鏡」的主角當推「眼鏡片」

� 眼鏡片或稱透鏡

� 英文名稱－Lens－拉丁文「扁豆」（Lentile Seed）

� 前、後兩個凸曲面組成

� 狀似扁豆的扁平種子

� 僅限幫助閱讀

� 稱眼鏡片或透鏡－Lens

2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心吳文陽 3

鏡片

� 一般鏡片

◎玻璃鏡片

◎樹脂鏡片

◎PC鏡片

◎壓克力鏡片

� 隱形眼鏡

◎軟式鏡片－拋棄式、長戴式

◎硬式鏡片


眼鏡製造業的興起

� AD1250→德國已熟知「眼鏡」

� AD1270~1275 →綠寶石、透明石英、水晶

� AD1300 →義大利威尼斯晶體公會，制定玻璃製成晶體或鏡片

� AD1450 →德國活版印刷興起，閱讀人口增加，眼鏡需求量大，眼鏡製造業遂興起

� AD1700 →真正興起，光線折射原理為依據


眼鏡製造業的興起

� 中國的眼鏡製造業的興起較晚

� 距今五、六百年前明宣宗年間，「眼鏡」由西方傳入

� 達官富貴者方用得起


光的曲折

� 木棍斜插入水中的那一段好像由水面向上彎折

� 游泳池或水池中的水，其深度看起來比實際感覺較淺

� 這些都是光之折射現象

� 稜鏡或透鏡的作用既是根據此一理論

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折射率

� 光由一介質進入另一介質時，將改變其進行之方向。此乃光在不同介質中有不同速度之所致。

� 光在真空之速度作為標準，則光在其他介質中之相對速度為：光在真空速度 / 光在介質速度。此一比質謂之絕對折射率絕對折射率絕對折射率絕對折射率（n）

� 所有介質（不包含氣體）之絕對折射率均大於1，恆在水的折射率1.33與金鋼鑽的折射率2.42之間。


例

� 由空氣進入玻璃，由玻璃進入水等，以該兩介質中之光速比質表示之

� 折射率（ n ）＝

� 水的折射率（n ）＝

光在空氣中速度

光在玻璃中速度

186,000

140,000＝1.33


例

� 水-----------------------------1.3336

� 加拿大膠 ----------------------1.526

� 西洋杉木油---------------------1.510

� 硼矽皇冠玻璃-------------------1.509

� 硬皇冠玻璃---------------------1.5175

� 眼鏡皇冠玻璃-------------------1.5230

� 密火石玻璃---------------------1.6214

� 特密火石玻璃-------------------1.7129

� 石英----------------------------1.5442 , 1.5534

� 鑽石----------------------------2.4173


介質

� 折射率大的介質→密

� 折射率小的介質→疏

� 酒精（1.362）與水（1.333）比較，酒精在光學上就變為密


折射折射折射折射

� 光線傾斜投射於折射率不同兩介質之分界面而繼續進入另一介質，其進行方向必將改變，此現象謂之折射折射折射折射。。。。

� 疏介質進入較密介質，光線折向法線。

� 密介質進入較疏介質，則折離法線。


折射折射折射折射

法線

法線

疏

疏

密

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曲介面之曲折作用

� 當光束所存在空間的介質不在空氣中時，其聚散率（ Vergence ）為：

� 聚散率（ Vergence ）

＝光束所存在空間的介質折射率n1

光束發光點與基準面間之距離（m）


單位

� 基準面左側為負（－），右側為正（＋）

� 單位：diopter 簡稱為 D

� D ＝1

f（m）


例 1 發散光

� D＝

50㎝

1.5

f

＝－0.5（m）

1.5＝－3.00D

n=1.5


例 2 收束光

� D＝

20㎝

1.33

f

＝0.2（m）

1.33＝ 6.65D

N=1.33


面曲折力

r

nnD 12 −=

為曲率半徑

為第二介質

為第一介質

r

n

n

2

1


符號

� 曲率半徑應加予記號

� 曲率中心在基準面左方為負（－）

� 曲率中心在基準面右方為正（＋）

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面曲折率

Dr

nnD 5

1.0

15.112 =−=−=

n2=1.5

10㎝

c

n1=1


面曲折率

n2=1.510㎝

c

n1=1.33

Dr

nnD 7.1

1.0

33.15.112 =−=−=


面曲折率

n2=1.510㎝

c

n1=1

Dr

nnD 5

1.0

15.112 −=−

−=−=


透鏡的曲折作用（薄透鏡）

� 透鏡是使用透明材料製成的薄片，其表面皆經過磨光。

� 其中最少有一面為曲介面。

� 並且對於入射光線有收束或發散的作用。


透鏡的分類

� 依照形狀的分類

1 2 3 4 5 6


1. 雙凸透鏡

2. 平凸透鏡

3. 凸新月形透鏡

4. 雙凹透鏡

5. 平凹透鏡

6. 凹新月形透鏡

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透鏡的分類

� 依照作用的分類

� 收束（會聚）（＋）透鏡

� 發散（－）透鏡

� 平面透鏡

� 在空氣中凸透鏡為收束（會聚）（＋）透鏡

� 在空氣中凹透鏡為發散（－）透鏡


人眼的角膜

� 形狀→凹新月形透鏡

� 作用→強度的收束（會聚）折射作用

� 透鏡形狀與透鏡作用，會因周圍介質不同而差異。


人眼的角膜

� 凹新月形透鏡

r1=7.7mm

r2=6.8mm

n2=1.336(房水)

n1=1 (空氣)

n=1.376角膜

D ≒43.00D


角膜表面曲折力

( ) DDDD

Dr

nnD

Dr

nnD

00.4388.583.48

88.50068.0

376.1336.1

83.480077.0

1376.1

21

2

2

2

1

1

1

≅−+=+=

−=−=−=

=−=−=


透鏡作用

� 將透鏡視為是很小的稜鏡之集合體時，可直覺的了解，透鏡的收束（會聚）與發散作用


透鏡作用

� 凸透鏡的作用

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透鏡作用

� 凹透鏡的作用


透鏡的構造

� 二個曲介面所組成的透明體，連結第一曲介面中心（曲率中心）C1與第二曲介面中心（曲率中心）C2連線稱為法線。

� 曲介面的半徑稱為曲率半徑


透鏡的構造

� 雙凸透鏡

r1

c1 c2

r2 光軸


透鏡的構造

� 雙凹透鏡

r1

c1 c2

r2 光軸


透鏡的構造

� 凸新月形透鏡

r2

c2c1

r1 光軸


透鏡的構造

� 凹新月形透鏡

r1

c1

c2

r2

光軸

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透鏡的曲折力

� 透鏡因為在兩個介面發生折射作用

� 所以將兩個介面折射率加起來的數值就是透鏡的曲折力。


透鏡的曲折力

�第一介面的曲折力為

�第二介面的曲折力為

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1

r

nD

−=

22

1

r

nD

−=


透鏡的曲折力

�總曲折力21 DDD +=


透鏡的曲折力

� 凹透鏡

r1=12cm

r2=7.5cm

空氣 n’=1

n=1.6

空氣 n’=1


透鏡的折射率

� 凸透鏡

N=1.523 r2=261.5mm

r1=87.17mm

空氣 n’=1 空氣 n’=1


眼鏡鏡片的材料� 玻璃與塑膠

� 玻璃→光學玻璃大約200種以上

� 眼鏡專用

� 冕玻璃（crown glass）

nd≧1.6且vd≧50

nd≦1.6且vd≧55

� 鉛玻璃（flint- glass ）

上述以外的光學玻璃全部

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製造商

� 德國－ SCHOTT

� 鹼玻璃

� 折射率－1.523

� 比重－2.54

� 色散－55~59


製造商

� 美法－ CORNING

� 鹼玻璃

� 折射率－1.6

� 比重－2.58~2.63

� 色散－40~41


製造商

� 英國－ PILKINGTON

� 鉛玻璃

� 折射率－1.7

� 比重－2.99~3.20

� 色散－31~43


製造商

� 日本－ RICON

� 超重鉛玻璃

� 折射率－1.8

� 比重－3.54~4.80

� 色散－32~41


製造商

� 日本－ RICON

� 超重鉛玻璃

� 折射率－1.9

� 比重－3.77

� 色散－32~41


眼鏡鏡片的材料

� 塑膠→太陽眼鏡

硬質隱形眼鏡的PMMA

樹脂鏡片CR-39

調光（變色）鏡片

高折射率膠片

� PC安全鏡片→安全帽防彈車窗

飛機門窗

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眼鏡鏡片的特性

� 折射率：最重要因素

比重愈大則折射率愈增加

光學常數正確穩定

誤差：±0.001以下

� 逆像散率：Abbe數或vd

重要數值、愈大色像差愈小

此數值的倒數稱為像散率

誤差：±0.5以下



� 透光率：無色透明

玻璃純度 99.999%

透光率 91%

� 均質性：折射率均勻

無條紋

無氣泡

無雜質



� 均等性：無變形

加熱後緩冷消除變形

� 其他：比重（s）

耐熱性（a）耐濕性（h）耐濕性（f）著色（g）硬度



� 冕玻璃：折射率（nd=1.523）

逆像散率（vd=58.6）色像差小

� 鉛玻璃：折射率（nd=1.6~1.9）

逆像散率（vd=30~40）色像差大

� 塑膠：折射率（nd=1.5）

逆像散率（vd=57.8）色像差小


理想中的鏡片

� 高折射率

� 逆像散率

� 量輕

� 安全（不易破裂）

� 表面硬度優良（加工性良好）

� 調光（變色）速度快

� 漸進多焦點盲區小


玻璃眼鏡片的加工流程

� 球面

� 粗磨粗磨粗磨粗磨－車弧機、彎度計、厚度計

� 材物料－鑽石砂輪、切削油

� 作用－決定度數、厚度

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� 細磨（凹凸面加工）－研磨機（雙軸）

� 材物料－鑽石粒、金鋼砂（氧化鋁）

� 作用－粗面~細面



� 拋光－拋光機（二軸、四軸、八軸）

� 材物料－拋光粉（氧化鈰）

� 作用－細面~光面



� 洗淨－超音波洗淨機

� 材物料－洗劑、純水



� 品檢－驗度儀、檯燈

� 材物料－乙醚、酒精

� 鍍膜－真空鍍膜機

� 作用－增加透視力、抗反射

� 品檢

� 包裝



� 散光（凹面）

� 凸面粗磨－車弧機、彎度計、厚度計


� 作用－決定前弧



� 拋光－拋光機（二軸、四軸、八軸）



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� 保護膜－

� 材物料－液態膜、3M膠膜

� 作用－保護鏡面、增黏



� 合金貼付－合金機

� 材物料－低溫金屬（70℃）

� 作用－固定軸度



� 凹面粗磨－TC車弧機、彎度計、厚度計


� 作用－決定度數（S、C）、厚度



� 細磨（凹面加工）－TC研磨機（雙軸、四軸心）

� 材物料－鑽石粒、金鋼砂（氧化鋁）

� 作用－粗面~細面



� 拋光－TC拋光機（二軸、四軸、八軸）



� 脫合金



� 洗淨－超音波洗淨機

� 材物料－洗劑、純水

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� 品檢－驗度儀、檯燈

� 材物料－乙醚、酒精

� 鍍膜－真空鍍膜機

� 作用－增加透視力、抗反射

� 品檢

� 包裝


眼鏡片的加工流程

� 樹脂鏡片研磨

� 毛料半成品（單光、雙光、漸近多焦）

� 切削

� 粗磨（凹面加工）

� 細磨

� 拋光

� 品檢



�樹脂鏡片加UV

� 鏡片

� 洗淨

� 浸泡UV溶液

� 洗淨

� 品檢



�樹脂鏡片染色� 鏡片

� 洗淨

� 染色

� 洗淨

� 品檢



�樹脂鏡片硬化處理� 鏡片

� 洗淨

� 浸泡批覆

� 預烘

� 品檢

� 硬化成型→品檢→包裝



� 樹脂鏡片鍍膜

� 鏡片

� 洗淨

� 凸面真空鍍膜

� 凹面真空鍍膜

� 品檢

� 包裝

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樹脂鏡片RX處理程序

RX

防水鍍膜硬化染色

UV

鏡片


CR-39

� 折射率－比重－色散－透光

� 1.499 － 1.32 － 58 － 92.2%

� 1.56 － 1.36 － 40 － 90.6%

� 1.61 － 1.34 － 37 － 89.6%

� 1.67 － 1.35 － 32 － 88.0%

� 1.74 － 1.46 － 33 － 85.9%


PMMA


� 1.49 － 1.2 － 57.2 － 92.4%


PC


� 1.58 － 1.2 － 30 － 90.2%


玻璃


� 1.523 － 2.55 － 59 － 91.6%

� 1.6 － 2.58 － 41 － 89.6%

� 1.7 － 2.99 － 32 － 87.45%

� 1.8 － 3.65 － 30 － 84.54%

� 1.9 － 4.06 － 30.6 －81.67%

鏡框－材料� 鈦合金

� 航太鋼

� 一般合金(不含鎳)

� 鍍23K金(GP)鑲水晶

� 18K金

� SPX(人造纖維)

� 板料(醋酸纖維)

� 碳纖維、玻璃纖維2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心吳文陽 78

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鏡框－製作方式� 射出成型－塑膠框、SPX(人造纖維)

� 金屬焊接－鈦合金、航太鋼、一般合金(不含鎳) 、鍍23K金(GP)鑲水晶、18K金

� CNC電腦沖床－鋼片、鈦合金、航太鋼

� CNC電腦銑床裁型－板料、玻璃纖維


隱形眼鏡－材質� 硬式鏡片－非透氧即壓克力(P-MMA)片

高透氧鏡片(R.G.P.)

� 軟式鏡片－彈性物(Elastomer)矽橡膠

(Silcone Rubber)

水膠(Hydrogel) 、P-HEMA


隱形眼鏡－大小� 角膜鏡-直徑7.5~11.0mm位於角膜上

� 半鞏膜鏡-直徑12.0~15.0mm角膜外緣鞏

膜上

� 鞏膜鏡-直徑16.0mm以上，覆蓋鞏膜上


隱形眼鏡－目的� 光學矯正－球面片(Spherical)

散光片(Toric)

雙焦片(Bifocal)

� 治療性－水膠鏡片，術後遮蓋傷口

� 裝飾性－角膜變色片、放大片


隱形眼鏡－製造方法� 車削片－CNC車床、軟片、硬片

� 旋轉成型片－旋轉離心力、控制轉速、軟片、硬片

� 鑄模片－陰模、陽模鑄造法、週拋、日拋

� 混合法－鑄模前弧、後弧，再車削另一弧面


隱形眼鏡－配戴方式� 日拋

� 週拋

� 季拋

� 半年拋

� 長戴式


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隱形眼鏡－後弧設計� 球片－單弧、雙弧、多弧

� 非球片

� 混合－中心球面、周圍非球面


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