1010223常用視覺輔具 吳文陽老師講義 (1)
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常用視覺輔具 眼鏡片
「眼鏡」的主角當推「眼鏡片」
鏡片 眼鏡片或稱透鏡
眼鏡 英文名稱-Lens-拉丁文「扁豆」
(Lentile Seed)
隱形眼鏡 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
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鏡片 眼鏡製造業的興起
一般鏡片 AD1250→德國已熟知「眼鏡」
◎玻璃鏡片 AD1270~1275 →綠寶石、透明石英、水晶
◎樹脂鏡片 AD1300 →義大利威尼斯晶體公會,制定玻
◎PC鏡片 璃製成晶體或鏡片
◎壓克力鏡片 AD1450 →德國活版印刷興起,閱讀人口增
隱形眼鏡 加,眼鏡需求量大,眼鏡製造業遂興起
◎軟式鏡片-拋棄式、長戴式 AD1700 →真正興起,光線折射原理為依據
◎硬式鏡片
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眼鏡製造業的興起 光的曲折
中國的眼鏡製造業的興起較晚 木棍斜插入水中的那一段好像由水面向上彎
距今五、六百年前明宣宗年間,「眼鏡」由 折
西方傳入 游泳池或水池中的水,其深度看起來比實際
達官富貴者方用得起 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 例
光由一介質進入另一介質時,將改變其進行 由空氣進入玻璃,由玻璃進入水等,以該兩
之方向 。此乃光在不同介質中有不同速度 介質中之光速比質表示之
之所致。
光在真空之速度作為標準 ,則光在其他介 光在空氣中速度
質中之相對速度為:光在真空速度 / 光在介 折射率( n )=
質速度。 此一比質謂之絕對折射率 (n)
絕對折射率 光在玻璃中速度
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 186,000
水的折射率(n )= =1.33
率2.42之間。 140,000
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例 介質
水-----------------------------1.3336 折射率大的介質→密
加拿大膠 ----------------------1.526
西洋杉木油---------------------1.510 折射率小的介質→疏
硼矽皇冠玻璃-------------------1.509 酒精(1.362)與水(1.333)比較,酒精
硬皇冠玻璃---------------------1.5175 在光學上就變為密
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
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折射 折射
光線傾斜投射於折射率不同兩介質之分界面 疏 法線
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
疏介質進入較密介質,光線折向法線。
密
密介質進入較疏介質,則折離法線 。
法線 疏
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曲介面之曲折作用 單位
當光束所存在空間的介質不在空氣中時,其 基準面左側為負(-),右側為正(+)
聚散率( Vergence )為: 單位:diopter 簡稱為 D
1
聚散率( Vergence ) D=
f(m)
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)
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例 1 發散光 例 2 收束光
n=1.5
N=1.33
50㎝
20㎝
1.5 1.5 1.33 1.33
D= = = -3.00D D= = = 6.65D
f -0.5(m) f 0.2(m)
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面曲折力 符號
n −n n1為第一介質 曲率半徑應加予記號
D= 2 1 n2 為第二介質
曲率中心在基準面左方為負(-)
r 曲率中心在基準面右方為正(+)
r為曲率半徑
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面曲折率 面曲折率
n2=1.5
n1=1 n1=1.33 n2=1.5
10㎝ 10㎝
c c
n − n1 1 .5 − 1 n 2 − n1 1 . 5 − 1 . 33
D = 2
= = 5D D = = = 1 .7 D
r 0 .1 r 0 .1
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面曲折率 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。
n1=1 n2=1.5
10㎝
其中最少有一面為曲介面。
c 並且對於入射光線有收束或發散的作用。
n 2 − n1 1 .5 − 1
D = = = −5D
r − 0 .1
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透鏡的分類
依照形狀的分類 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
1 2 3 4 5 6
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透鏡的分類 人眼的角膜
依照作用的分類 形狀→凹新月形透鏡
收束(會聚)(+)透鏡 作用→強度的收束(會聚)折射作用
發散 (-)透鏡 透鏡形狀與透鏡作用,會因周圍介質不同而
平面透鏡 差異。
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
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人眼的角膜 角膜表面曲折力
凹新月形透鏡
n − n1 1.376−1
n=1.376 D1 = 1 = = 48.83D
角膜
r1=7.7mm r 0.0077
n1=1 (空氣) r2=6.8mm
n2 − n 1.336−1.376
D2 = 2 = = −5.88D
n2=1.336(房水) r 0.0068
D ≒43.00D D = D1 + D2 = 48.83+ (−5.88) ≅ 43.00D
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透鏡作用 透鏡作用
將透鏡視為是很小的稜鏡之集合體時,可直 凸透鏡的作用
覺的了解,透鏡的收束(會聚)與發散作用
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透鏡作用 透鏡的構造
凹透鏡的作用 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
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透鏡的構造 透鏡的構造
雙凸透鏡 雙凹透鏡
r1 r1
r2 r2
光軸 光軸
c1 c2 c1 c2
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透鏡的構造 透鏡的構造
凸新月形透鏡 凹新月形透鏡
r2
r1 光軸 r1 c2
光軸
c1 c1
c2
r2
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透鏡的曲折力 透鏡的曲折力
透鏡因為在兩個介面發生折射作用
n −1
所以將兩個介面折射率加起來的數值就是透 第一介面的曲折力為 D1 =
鏡的曲折力。 r1
1− n
第二介面的曲折力為 D2 =
r2
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透鏡的曲折力 透鏡的曲折力
凹透鏡
D = D1 + D2
n=1.6
總曲折力 r1=12cm
r2=7.5cm
空氣 n’=1 空氣 n’=1
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透鏡的折射率 眼鏡鏡片的材料
凸透鏡 玻璃與塑膠
玻璃→光學玻璃大約200種以上
眼鏡專用
N=1.523 r2=261.5mm
冕玻璃(crown glass)
nd≧1.6且vd≧50
nd≦1.6且vd≧55
r1=87.17mm 鉛玻璃(flint- glass )
上述以外的光學玻璃全部
空氣 n’=1 空氣 n’=1
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製造商 製造商
德 國- SCHOTT 美 法- CORNING
鹼玻璃 鹼玻璃
折射率 -1.523 折射率 -1.6
比 重 -2.54 比 重 -2.58~2.63
色 散 -55~59 色 散 -40~41
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製造商 製造商
英 國- PILKINGTON 日 本- RICON
鉛玻璃 超重鉛玻璃
折射率 -1.7 折射率 -1.8
比 重 -2.99~3.20 比 重 -3.54~4.80
色 散 -31~43 色 散 -32~41
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製造商 眼鏡鏡片的材料
日 本- RICON 塑膠→太陽眼鏡
超重鉛玻璃 硬質隱形眼鏡的PMMA
折射率 -1.9 樹脂鏡片CR-39
比 重 -3.77 調光(變色)鏡片
高折射率膠片
色 散 -32~41
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 眼鏡鏡片的特性
折射率:最重要因素 透光率:無色透明
比重愈大則折射率愈增加 玻璃純度 99.999%
光學常數正確穩定 透光率 91%
誤差:±0.001以下 均質性:折射率均勻
逆像散率:Abbe數或vd
無條紋
重要數值、愈大色像差愈小
無氣泡
此數值的倒數稱為像散率
誤差:±0.5以下 無雜質
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眼鏡鏡片的特性 眼鏡鏡片的特性
均等性:無變形 冕玻璃:折射率(nd=1.523)
加熱後緩冷消除變形 逆像散率(vd=58.6)色像差小
其他:比 重(s) 鉛玻璃:折射率(nd=1.6~1.9)
耐熱性(a) 逆像散率(vd=30~40)色像差大
耐濕性(h) 塑 膠:折射率(nd=1.5)
耐濕性(f) 逆像散率(vd=57.8)色像差小
著 色(g)
硬 度
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理想中的鏡片 玻璃眼鏡片的加工流程
高折射率 球面
逆像散率 粗磨-車弧機、彎度計、厚度計
粗磨
量輕 材物料-鑽石砂輪、切削油
安全(不易破裂) 作用-決定度數、厚度
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
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玻璃眼鏡片的加工流程 玻璃眼鏡片的加工流程
細磨(凹凸面加工)-研磨機(雙軸) 拋光-拋光機(二軸、四軸、八軸)
材物料-鑽石粒、金鋼砂(氧化鋁) 材物料-拋光粉(氧化鈰)
作用-粗面~細面 作用-細面~光面
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玻璃眼鏡片的加工流程 玻璃眼鏡片的加工流程
洗淨-超音波洗淨機 品檢-驗度儀、檯燈
材物料-洗劑、純水 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
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玻璃眼鏡片的加工流程 玻璃眼鏡片的加工流程
散光(凹面) 拋光-拋光機(二軸、四軸、八軸)
凸面粗磨-車弧機、彎度計、厚度計 材物料-拋光粉(氧化鈰)
材物料-鑽石砂輪、切削油 作用-細面~光面
作用-決定前弧
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- 11. 2012/2/20
玻璃眼鏡片的加工流程 玻璃眼鏡片的加工流程
保護膜- 合金貼付-合金機
材物料-液態膜、3M膠膜 材物料-低溫金屬(70℃)
作用-保護鏡面、增黏 作用-固定軸度
2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心 吳文陽 61 2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心 吳文陽 62
玻璃眼鏡片的加工流程 玻璃眼鏡片的加工流程
凹面粗磨-TC車弧機、彎度計、厚度計 細磨(凹面加工)-TC研磨機(雙軸、四
材物料-鑽石砂輪、切削油 軸心)
作用-決定度數(S、C)、厚度 材物料-鑽石粒、金鋼砂(氧化鋁)
作用-粗面~細面
2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心 吳文陽 63 2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心 吳文陽 64
玻璃眼鏡片的加工流程 玻璃眼鏡片的加工流程
拋光-TC拋光機(二軸、四軸、八軸) 洗淨-超音波洗淨機
材物料-拋光粉(氧化鈰) 材物料-洗劑、純水
作用-細面~光面
脫合金
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玻璃眼鏡片的加工流程 眼鏡片的加工流程
品檢-驗度儀、檯燈 樹脂鏡片研磨
材物料-乙醚、酒精 毛料半成品(單光、雙光、漸近多焦)
鍍膜-真空鍍膜機 切削
作用-增加透視力、抗反射 粗磨(凹面加工)
品檢 細磨
包裝 拋光
品檢
2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心 吳文陽 67 2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心 吳文陽 68
眼鏡片的加工流程 眼鏡片的加工流程
樹脂鏡片加UV 樹脂鏡片染色
鏡片 鏡片
洗淨 洗淨
浸泡UV溶液 染色
洗淨 洗淨
品檢 品檢
2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心 吳文陽 69 2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心 吳文陽 70
眼鏡片的加工流程 眼鏡片的加工流程
樹脂鏡片硬化處理 樹脂鏡片鍍膜
鏡片 鏡片
洗淨 洗淨
浸泡批覆 凸面真空鍍膜
預烘 凹面真空鍍膜
品檢 品檢
硬化成型→品檢→包裝 包裝
2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心 吳文陽 71 2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心 吳文陽 72
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樹脂鏡片RX處理程序 CR-39
RX 折射率 - 比重 - 色散 - 透光
1.499 - 1.32 - 58 - 92.2%
防水 1.56 - 1.36 - 40 - 90.6%
鍍膜
硬化 1.61 - 1.34 - 37 - 89.6%
染色
UV 1.67 - 1.35 - 32 - 88.0%
鏡片 1.74 - 1.46 - 33 - 85.9%
2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心 吳文陽 73 2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心 吳文陽 74
PMMA PC
折射率 - 比重 - 色散 - 透光 折射率 - 比重 - 色散 - 透光
1.49 - 1.2 - 57.2 - 92.4% 1.58 - 1.2 - 30 - 90.2%
2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心 吳文陽 75 2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心 吳文陽 76
玻璃 鏡框-材料
折射率 - 比重 - 色散 - 透光 鈦合金
1.523 - 2.55 - 59 - 91.6% 航太鋼
1.6 - 2.58 - 41 - 89.6% 一般合金(不含鎳)
1.7 - 2.99 - 32 - 87.45% 鍍23K金(GP)鑲水晶
1.8 - 3.65 - 30 - 84.54% 18K金
1.9 - 4.06 - 30.6 -81.67% 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 77 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 隱形眼鏡-材質
射出成型-塑膠框、SPX(人造纖維) 硬式鏡片-非透氧即壓克力(P-MMA)片
金屬焊接-鈦合金、航太鋼、一般合金(不 高透氧鏡片(R.G.P.)
含鎳) 、鍍23K金(GP)鑲水晶、18K金 軟式鏡片-彈性物(Elastomer)矽橡膠
CNC電腦沖床-鋼片、鈦合金、航太鋼 (Silcone Rubber)
CNC電腦銑床裁型-板料、玻璃纖維 水膠(Hydrogel) 、P-HEMA
2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心 吳文陽 79 2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心 吳文陽 80
隱形眼鏡-大小 隱形眼鏡-目的
角膜鏡-直徑7.5~11.0mm位於角膜上 光學矯正-球面片(Spherical)
半鞏膜鏡-直徑12.0~15.0mm角膜外緣鞏 散光片(Toric)
膜上 雙焦片(Bifocal)
鞏膜鏡-直徑16.0mm以上,覆蓋鞏膜上 治療性-水膠鏡片,術後遮蓋傷口
裝飾性-角膜變色片、放大片
2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心 吳文陽 81 2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心 吳文陽 82
隱形眼鏡-製造方法 隱形眼鏡-配戴方式
車削片-CNC車床、軟片、硬片 日拋
旋轉成型片-旋轉離心力、控制轉速、軟片 週拋
、硬片 季拋
鑄模片-陰模、陽模鑄造法、週拋、日拋 半年拋
混合法-鑄模前弧、後弧,再車削另一弧面 長戴式
2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心 吳文陽 83 2012/2/20 弗布斯光學眼鏡中心 吳文陽 84
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