眼鏡鏡片都有哪些主流材料

現在去配副眼鏡，大部分時間可能都集中在驗光和選鏡架上：驗光花時間可以理解，畢竟都要進行主觀和客觀驗光。 鏡框花時間也好像可以接受 - 需要選擇適合自己臉型的，美觀的，戴起來好看自然很重要。 來來去去鏡片有時候倒像個副產品，選什麼鏡片材料憑銷售推薦。 這樣的後果就是，一些眼鏡店，可能不會從使用者的角度，而是從自身利潤的角度來進行推薦，由於信息不對稱，使用者通常也就接受了。

為了讓非業內使用者也能選到合適的鏡片產品，本文從鏡片材料特性的角度，介紹當前眼鏡鏡片主流使用的材料（樹脂為主），以及如何根據自身的需求和應用來進行正確地進行選擇。

注：文中設計折射率和阿貝數的地方均為D line（氦黃線，也就是在波長為587.56nm處檢測），其數值一般比E line稍高（汞綠線）。

鏡片材料介紹

1、CR39（1.5折射率）

上世紀中葉左右，由美國PPG公司開發的CR39樹脂（最初被用作為轟炸機油箱材料）首次被美國Armorlite公司用作為鏡片。 由於其適中的折射率，高阿貝係數（58），從而在鏡片行業得到了廣泛的應用，並且業內通過不斷地工藝優化，CR39鏡片產品良率得以逐年提高（見下圖）。 最早開始生產CR39鏡片的公司除了Armorlite之外，還有法國依視路和澳洲的蘇拿光學（現蔡司光學）。

CR39的特點是高阿貝數，高透明度，較強的耐磨損性能（未鍍膜情況下），較低的密度（比玻璃鏡片約輕一半），良好的染色性能，耐溶劑耐化學性能和耐熱性能。 而且因為生產工藝成熟，成本低，直到目前仍然是鏡片行業內的主流材料之一。

不過，CR39材料較脆，抗衝擊性能和抗張強度不如其他材料，因此不適用於無框眼鏡（鑽孔時鏡片容易破裂），同時，它的折射率也最低，度數較高時鏡片比較厚。

2、1.53 Trivex

1.53 Trivex也是PPG開發的樹脂材料，同樣是由軍事用途轉民用從而用作眼鏡鏡片材料的。 Trivex材料的質輕、抗衝擊性能好是其最大特點。 所以它通常被用來和PC（聚碳酸酯）鏡片來比較。 Trivex在具有PC片同等抗衝擊性能的同時，又有著耐化學溶劑和耐划傷的優點。 而且阿貝數還比PC高出14左右。

阿貝數是什麼概念呢？ 它可以代表材料的抗色散能力，阿貝數越高，意味著同樣條件下色散越輕微，具體可以參考以下示意圖，其基本原理是日光在發生偏折時，不同顏色的色光具有不同的折射率，偏折能力不一導致的顏色分散。 色散一般出現在鏡片邊緣，因為這個位置的偏折比例最大。

Trivex材料折射率較低，在視力矯正上和CR39的應用範圍接近，但由於其優良的抗衝擊性能，以及低密度的優勢，鏡片比CR39更輕薄，安全性也更好。

3、1.56中折射率材料

1.56材料有幾種，主流是在CR39材料中混入部分其他材料組分，從而提升折射率。 有一個有趣的現象：1.56在國內使用特別普遍，佔比遠超過CR39，與之相對的，在全球市場上，1.56佔比最低。 這是為什麼？

其原因大概是1.56折射率較1.5稍高，被分類在"中等折射率"範疇，製造成本差不多，卻可以定較高的售價。

1.56材料與1.5相比，除了折射率外，其他性能與1.5類似，而阿貝數（36）卻大幅低於1.5 CR39（58），甚至也明顯低於1.6（41）。 所以在國際市場上，1.56不敵1.6，備受冷遇。

1.56材料和CR39在阿貝數上相差22，當度數較高時，帶來的邊緣色散已經不可忽略。

此外還有聚氨酯類型，亞克力類型的1.56（1.55），聚氨酯類型的性能比CR39型的好，但成本也高些，不如直接用MR8。

4、1.59 PC材料

PC材料即聚碳酸酯材料（Polycarbonate），是一種熱塑性的塑膠，折射率為1.59，具備很強的抗衝擊能力，軍事上可以用作防彈眼鏡，防彈頭盔等等。 用在眼鏡上，可以不用擔心鏡片破裂的問題，適合用做無框眼鏡。 而且折射率比CR39高，鏡片可以做得更輕薄。 但是它作為熱塑性的材料，其加工性能和耐化學性能不佳，未鍍膜時表面也很容易划傷，不耐磨損。 此外它的阿貝數為30，和CR39相比，足足相差28！

由於1.56鏡片統領市場的原因，PC鏡片在國內不多見，但在國外特別是美國市場則佔主流地位。 除開價廉（比Trivex便宜）的優勢之外，PC鏡片因為抗衝擊性優良，從而得以在推行強制FDA落球實驗的美國市場發展壯大。

4、MR材料（1.6MR8， 1.67MR7/MR10， MR174）

MR™是日本三井化學公司開發的一系列中高折射率樹脂材料，除MR174外，全系採用聚氨酯材料（MR174為環硫材料，抗色散性能更好），抗衝擊性能雖不如PC和Trivex，但比CR39具有明顯優勢，用作無框眼鏡沒有問題。 此外，該系列材料的阿貝數適中，耐熱，耐候和耐化學性能良好，所以具備很好的綜合性能。

除了三井之外，PPG也有高折射率的材料（Tribrid），但未成為主流。 另外，市場上還有接近1.74折射率的鏡片產品，例如1.70（明月，尼康等）， 1.76（TOKAI東海），這些材料與MR174體系接近，性能也接近。

5、玻璃材料

冕玻璃是常見的玻璃鏡片材料，其折射率為1.52，阿貝數為59，比CR39都要高一些。 當然，從重量上來說，比CR39高出一倍的密度是它的主要劣勢。 事實上，除密度和抗衝擊性能之外，因為玻璃微結構是規整的原子排布結構，而樹脂鏡片是有機分子鏈的無序交聯結構，所以玻璃鏡片的穩定性，硬度，耐磨性能均全面超越樹脂，所以市場上還能見到玻璃鏡片的存在。 除了冕玻璃之外，玻璃材料折射率常見的還有1.7和1.8，最高可達1.9（蔡司開發的材料）。 由於重量（密度）和易碎的原因，玻璃鏡片目前市場佔有率很低。

如何選擇鏡片材料

1、折射率和阿貝數

折射率和阿貝數經常被放到一起來對比，這可能是因為兩者存在一定的反相關關係：即折射率越高，阿貝數通常來說越低。 如下圖所示，大多數材料都在關係曲線附近，只有MR174表現較為優異，處於曲線上方，而PC和1.56相對較差，處於曲線下方。

折射率高了具體有什麼好處？ 一般來說同等度數的鏡片可以做得更薄。 而阿貝數低有什麼壞處？ 在度數較高的時候，當注視高光區域例如點光源時，在視覺邊緣區容易出現色散現象（彩虹條紋）。 具體可以看以下兩張對比圖，Trivex在鏡片邊緣的色散現象比PC更輕微。 所以，在選擇鏡片材料的時候，並不是折射率越高越好，而是要看具體的需求和平衡。

2、密度

密度是材料方面影響鏡片重量的第二個關鍵指標（第一個指標是折射率），這是因為密度越低，鏡片也就越輕。 例如折射率1.67和折射率1.74的鏡片，從折射率的角度來說1.74占優，但因為1.74的密度要高於1.67（1.47 vs 1.35 g/cm3）， 最終鏡片1.74會更薄，但在重量上區別可能並不明顯。

3、抗衝擊性能

抗衝擊性能和佩戴安全是直接相關的，抗沖決定了鏡片對外來作用力的耐受能力，即在鏡片受到撞擊，或者跌落時，鏡片可以保持完整的形狀而不破裂，從而杜絕鏡片碎片對人眼可能造成的嚴重傷害。 在樹脂鏡片材料中，抗衝擊性能最好的材料有PC和Trivex，可以達到防彈級別的性能。 其次是高折射率材料，最差的是1.5和1.56。

除安全方面外，抗衝擊性能還是影響鏡片重量的第三個指標：抗衝擊性能好的鏡片，一般來說鏡片可以做得更薄，例如Trivex的鏡片，厚度最低可以到0.9 mm，低於MR8常見的厚度的1.1mm，在密度方面它也顯著低於MR8 （1.11 vs 1.3 g/cm3），所以儘管兩者存在折射率上的差距 （1.53 vs 1.60），在最終鏡片重量上，也可能差不多。

4、染色性能

染色性能表徵的是染料通過浸染方式進入鏡片基材的難易程度。 對於太陽鏡片，時尚染色鏡片來說比較關鍵。 對於非染色用作視力矯正用途的鏡片來說，並沒有什麼意義。 此外，染色性能只能在非鍍膜情況下評估 - 鏡片一旦鍍膜后，由於表面硬度的提高，染色就變得很不容易了。 在選擇鏡片材料的時候，染色性能可以不考慮。

5、熱穩定性

熱穩定性決定了鏡片材料的耐熱程度，直觀地來說，鏡片在高溫下是否能夠保持其形狀和尺寸穩定。 鏡片熱穩定性不好，容易出現鏡片變形或鍍膜鏡片膜層裂開等問題。 針對膜層問開裂的問題，在常見的鏡片材料中，熱穩定性排序依次為：PC>MR系列>CR39/1.56/Trivex。 不過，除了鏡片放到車內曝曬等極限情況，一般不用過於擔心熱穩定性。

由於CR39材料的熱膨脹係數較大，膜層開裂比MR8要嚴重得多。 除了鏡片材料外，膜層本身的設計和工藝技術水準的也有一定影響，從膜層耐久性出發，鏡片材料相同的情況下，強烈建議選擇主流廠家的產品。

6、耐磨性能

在鍍膜技術出現前，大家佩戴的基本都是未鍍膜鏡片，這個時候鏡片材料表面的耐磨性能十分關鍵。 在加硬和鍍膜技術廣泛應用之後，鏡片表面的耐磨性能由膜層來決定，鏡片材料本身的耐磨性能已經不重要了。

鏡片材料總結

• 折射率越高（鏡片越薄，越平），但相應地阿貝數越低（邊緣色散越嚴重），所以輕薄也是有代價的。
• 較低的密度和優秀的抗衝擊性能也能有利於鏡片輕薄（典型代表Trivex）
• 材料（膜層）熱穩定性：PC>MR系列>CR39/1.56/Trivex，膜層本身技術水準也會有一定影響
• 耐磨性能更多由表面膜層決定，和材料本身基本無關
• 非特別應用場合，玻璃鏡片個人不作推薦

下面針對典型的用鏡需求做一些推薦

• 度數較低（近視400度以內，老花200度以內）

這個區間內可以隨便選，在這個度數區間範圍內，色散不成為問題。 預算較低的選擇CR39（1.5折射率），需要做無框或抗衝擊性能好的可以選用PC（1.59折射率）或Trivex（1.53折射率），預算高的的可以選擇MR8（1.6折射率），1.56有點高不成低不就，不太推薦;MR7| MR10（1.67折射率）以及MR174（1.74折射率）價格過高，不需要也沒必要。

• 度數較高（近視400到800度，老花高於200度）

這個區間內建議鏡片折射率在1.6到1.67之間，度數不過高的情況下首推MR8（折射率和阿貝數較好的均衡），然後是MR7 | MR10（邊緣視覺可能會感受到色散）。 對於近視高度數，注重輕薄的可以選擇更高的折射率如MR174。

• 近視度數高於800度

這個範圍必須選擇折射率較高的鏡片，起步為MR7| MR10，然後是MR174或同等折射率的其他材料。
最後再展開說一下，除開材料因素外，鏡片廠家的光學設計（球面/非球/定製片等），加工方法（美薄vs非美薄），鏡架鏡框尺寸設計等因素都可能影響鏡片的"輕薄"。 不過，合適的鏡片材料依然是最重要的基礎條件。

除開材料因素外，鏡片廠家的光學設計（球面/非球/定製片等），加工方法（美薄vs非美薄），鏡架鏡框尺寸設計等因素都可能影響鏡片的"輕薄"。 不過，合適的鏡片材料依然是最重要的基礎條件。