护目镜

改变透过光强和光谱的滤光镜

护目镜又被称为防护眼镜,是一种滤光镜,通过改变透过光强和光谱,避免辐射光对眼睛造成伤害。这类型的产品,分为吸收式和反射式两种类型。 反射式护目镜是通过在镜片表面镀上一层比镜片本身 折射率 高的 膜层 ,吸收式护目镜是在光线照射时,玻璃中的光敏剂分子分解。

这种眼镜可以吸收某些波长的光线,而让其他波长的光线透过,所以这种眼镜都会呈现一定的颜色,即透过光的颜色。

在日常生活中,应用到护目镜的场合很少。在医用、工业用途较广。比如 2019冠状病毒病疫情 疫情期间,医护用护目镜防止传染;工业上焊工使用保护眼睛等。

定义

护目镜又被称为防护眼镜,是一种滤光镜,通过改变透过光强和光谱,避免辐射光对眼睛造成伤害。这类型的产品,分为吸收式和反射式两种类型。

这种眼镜可以吸收某些波长的光线,而让其他波长的光线透过,所以这种眼镜都会呈现一定的颜色,即透过光的颜色。

制造材料

这种镜片在制造时,在一般 光学玻璃 配方中加入了一部分金属 氧化物 ,如铁、钴、铬、锶、镍、锰以及一些 稀土 金属氧化物如钕等。这些金属氧化物能使玻璃对光线中某种 波段 的 电磁波 作选择性吸收,如铈和铁的氧化物能大量吸收 紫外线 。采用这种 玻璃镜片 可以减少某些波长通过镜片的量,减轻或防止对眼造成伤害。不同颜色的防护镜片可以吸收不同颜色为主的光线。

吸收式

其机制是在普通光学镜片中加人不同的光敏剂,如 卤化银 、卤化铜和卤化铬等。在光线照射时,玻璃中的光敏剂分子分解为银 原子 和 卤族元素 原子,银原子集聚在一起呈现浅黑色;光照停止时银原子和卤素原子立即可逆地结合恢复到原来卤化银状态而使镜片褪色。不同种类的光敏剂变色后可使玻璃呈现不同的颜色。这种眼镜既可矫正视力,又可防止强光、 紫外线 和 红外线 对眼睛造成的伤害,特别适合室外和雪地工作人员配戴。吸收式滤光镜品种繁多,外观相似的镜片作用却不尽相同。一般来说, 树脂镜片 ( 铬 39)比 玻璃镜片 能滤过更多的紫外线。有的镜片在减少紫外线辐射的同时却 可见光 透过得更少,这反而使得眼睛更长时间地暴露在相对高强度紫外线环境下。

反射式

光线照射到镜片表面时,一部分被反射,一部分被镜片吸收,其他透过镜片射出,三者之和等于人射光强。反射式滤光镜是通过在镜片表面镀上一层比镜片本身 折射率 高的 膜层 ,以增大光线的反射,减少光线透过,从而防止眼睛受到强光和有害辐射光线的损害。目前许多滤光镜的制造都采用吸收和反射式相结合的方法,在吸收式滤光镜的表面再镀一层高反射膜,以加强滤光作用,如电焊、氯弧焊、等离子切割等操作人员配戴的防护镜,都可采用这种方法。

镜片形状以片形差shape difference来表示。所谓片形差,即基准线长度与基准线高度之差(基准线法),或外切矩形水平与垂直尺寸之差(方框法)。未注明的为基准线法。例如,46×40大小的镜片,其片形差为6(即46-40)。一些镜片系列的不同片形就是以片形差来表示的。形差为3或4,属高形;形差为10,属矮形。早期镜片均为对称形——圆形或椭圆形。圆形镜片的片形差为0,短椭圆形为4,长椭圆形为9。将半圆接于半椭圆之下成为“广视野椭圆”(Pantoscopic Round Oval,PRO),有多种片形差,片形差较大的称为“广视野”形。此外还有“轮廓形”、“方形”、“无边形”及“运动形”等等。镜片形状的变化主要是由于现代眼镜框架不断翻新造成的。具有不同基准线长度的镜架(例如40、42、44、46),可以具有相同的片形差4(例如40×36、42×38、44×40、46×42),但彼此并不成比例,故片形也各不相同。

常见护目镜分类

遮阳眼镜

遮阳眼镜又称太阳镜, 可见光 的透过率约为20%,对 紫外线 和红外线的吸收较好。有淡绿、淡灰、淡茶等多种颜色,用来制造遮阳和雪地工作防护眼镜。其中浅灰色镜片对颜色的辨认影响最小;浅茶眼镜使蓝天看起来较暗,使 绿光 透过减少;浅绿色镜片使红色光透过减少。

气焊用护目眼镜

这种镜片所用 着色剂 主要为 氧化铁 、 三氧化二钴 等,呈黄绿色,能全部吸收500urn以下波长的光波,可见光的透过率在1%以下,仅能有少量红外线通过。这种眼镜专供气焊操作焊接时使用。

电焊用护目眼镜

电焊产生的 紫外线 ,对眼球短时间照射就会引起 眼角膜 和 结膜 组织的损伤(以28nm光最严重)。产生的强烈红外线很易引起眼 晶体 混浊。电焊用护目镜能很好阻截以上红外线和紫外线。这种镜片以 光学玻璃 为基础,采用氧化铁、氧化钴和 三氧化二铬 等着色剂,另外还加入一定量的氧化铈以增加对紫外线的吸收。外观呈绿色或黄绿色。能全部阻截紫外线,红外线透过率<5%, 可见光 透过率约为0.1%。

蓝色护目眼镜

这种眼镜有两种,一种为 氧化铁 和 氧化钴 着色,用它看 灯丝 为紫红色,另一种是以 氧化铜 、 氧化锰 着色,用它看灯丝为白色。它们都能全部吸收500—600nm(人眼可见光敏感区) 波段 的耀眼 眩光 ,在400nm处的光线透过率在12%以下,对 紫外线 也有一定吸收作用,适用于各种工业高温炉炉前操作人员戴用。

运动护目镜

运动护目镜选用高抗冲丙酸 为原料,经 高科技 方法加工,具有高强度、良好的热调整性、抗敏性超软护垫,能吸收最大的冲击力。而且还能安装与普通眼镜一样的屈光与散光镜片,矫正视力,并保护眼睛及周围部位。让人们能解除近视的烦恼,参加更多的体育活动。

防化学护目镜

1型符合人体工学原理设计,贴合亚洲人脸部,佩戴舒适美观,环绕式设计,柔软的面框及鼻部软垫,减少脸部压迫感,防雾 涂层 ,间接通风口,有效防止 化学 液体飞溅,灰尘等进入眼睛,采用防高强度冲击 聚碳酸酯 镜片。防化学物喷溅。

2型通风口设计,防止镜片起雾, 乙烯 镜框,易弯折,吸收99%UV,头带可调节,采用1621AF镜片防起雾。

存在弊端

护目镜有助于防止病毒通过喷溅或 气溶胶 方式接触佩戴者,但在使用中也存在不少弊端。例如,尺寸单一,依靠强力勒紧系带进行脸部形状适配,长时间勒紧皮肤造成脸部严重“ 压疮 ”,且存在破口感染风险;近视人员使用时需要内外戴两副眼镜,使用不便并且会产生雾气影响视野。

相关事件

2020年 美国军队 的新研发——综合视觉增强系统(被称为IVAS),这是一种士兵穿戴式作战 平视显示器 护目镜,采用先进 传感器 ,能够克服人类视觉的一些局限性,并迅速整理目标数据。它将两种夜视功能( 红外线 和微光放大)、与士兵武器无线连接的瞄准镜、叠加在士兵视野内的导航标志以及其他 增强现实 技术,都整合到一套坚固的护目镜以及经军用化处理的 微软 HoloLens平视显示器中。

2022年9月,美国陆军宣布已批准接收由科技巨头微软生产的首批新型作战护目镜,并声称已在实地测试中“取得了令人鼓舞的结果”。2021年3月,美国陆军与微软达成了5000套“集成视觉增强系统(IVAS)”护目镜的交易订单,价值约3.73亿美元。

参考资料

  1. 千姿百态护目镜 新浪财经 2023-11-12
  2. 广东工业大学漫谈技术 广东工业大学 2023-11-12
  3. 常见防护目镜介绍 南通大学 2023-11-12
  4. 量脸定制!浙大学者发明的这一“黑科技”护目镜亮了! 百家号 2023-11-12
  5. 美军研发综合视觉增强系统 将战场信息整合进士兵护目镜 百家号 2023-11-12
  6. 微软产军事用品亮相:首批军用AR护目镜已交付美军 曾被员工指责“战争同谋” 百家号 2023-11-12