镜片散射光的检测

王 伟 钟义晖 李志得 丁雅羽/文

镜片的散射光检测是为了测量镜片的透射光偏离入射方向的分布，从而对镜片视物的清晰程度进行评价。散射是指由传播介质的不均匀性引起的光线向四周射去的现象，许多人通常把散射和透射比混淆，实际上雾度和透光率是两个概念。雾度大的材料可能透光率不低。如果用这样的材料做窗玻璃，白天房间显得很明亮，但又有隐蔽性；如果做眼镜产品，那显然要求两者都好，以便于观察真切。通常普通镜片由于透射比很高，散射光一般不会对其视物清晰度造成太大的影响，而对于太阳镜来说，多数太阳镜为了降低阳光的直射，其透射比相对较低，此时为了看清景像其散射光的要求就十分重要了。

目前欧盟和澳洲的太阳镜和护目镜标准都对镜片的散射光进行了详细的规定，而我国实行的太阳镜轻工标准QB2457-99未对此进行规定，但随着ISO国际标准的发布，太阳镜的国家标准也将适时推出，由于国家标准机构的努力，国际标准将兼顾中国的实际情况，统一散射光的定义和检测方式。散射光的检测方法主要有两种，一种是欧盟和澳洲实行的散射光专用测量仪器，其散射光定义是专门针对眼镜产品的，但市场上相应的检测仪器很少；另一种是采用常见的雾度仪，用雾度的概念来定义散射光，优点是雾度仪作为很多行业通用的设备，在市场上很容易买到。

1 欧盟的检测方法

欧盟护目镜标准EN166:2001-7.1.2.3以平均亮度衰减因子来表征散射光的大小，并规定焊接护目镜衰减因子不大于1.00、防高速粒子护目镜不大于0.75、其他护目镜不大于0.50。太阳镜标准EN1836-4.3则规定在售太阳镜衰减因子不大于0.65。而ISO12864：1998则非强制推荐此方法为测量隐形眼镜散射光大小的标准方法。EN167:2001-4详细介绍了对散射光检测方法，其定义为：当平行入射于镜片表面的单位面积光通量为E（照度）时，其平均亮度衰减因子I由通过两立体角间区域的散射光的光通量Ls（亮度）与E的比例表征（见图1），公式为

图1 EN167对镜片的散射光定义

针对不同的产品，EN167采用了两种检测方法，其原理一致、结果等效，但仪器构造和操作都有很大不同，简略介绍如下：

1.1 基本方法

仪器构造如图2，凹面镜H1将光源L发出的光聚焦于孔径光阑LB处，经过凹面镜H2成平行光射到被测镜片上，相对光轴角度内的光线被凹面镜反射后将被滤波片BR滤去，在角度内的散射光则最后被光电接收器所接收。

检测步骤是将镜片放在平行光中的位置P处，放入BL滤光片。此时测得的为透过被测镜片的非散射光。之后用BR滤光片代替BL，测得为透过被测镜片和仪器产生的散射光之和。将被测镜片放在位置P′处，测得为仪器产生的散射光。则为透过被测镜片的散射光。立体角w内的平均亮度衰减因子I由公式3求得

立体角w由BR滤光片决定，因此对BR滤光片的尺寸要求其测量精度不小于0.01mm。

图2 基本方法仪器构造

1.2 简化方法

此方法适用的对象是带有屈光度的镜片，与基本方法相比较，其对镜片的测试区域较小，检测时首先要旋转镜片以及摆动光电检测器直到出射光方向对准光电检测器（如图3）。与基本方法类似，先不放镜片，测得仪器产生的散射光及非散射光。

图3 简化方法仪器构造

再放镜片于P处，测得镜片和仪器共同产生的散射光及非散射光。则立体角w内的平均亮度衰减因子I由公式4求得

2 采用雾度仪的检测方法

雾度的定义为透过试样而偏离入射光方向的散射光通量与透射光通量之比，用百分数表示：

通常，仅将偏离入射光方向2.5度以上的散射光通量用于计算雾度。

图4 雾度仪构造

仪器构造如图4，操作上也很简单，首先校“0”：当拉手在推开位置、样品室无样品时，调节校“0”电位器至读数为“0”；然后校“100”：拉手在拉近位置，样品室放上样品，调节校“100”电位器至读数为“100”；校“0”校“100”反复几次，使读数稳定为止。测试：放上样品时，将反射板拉手置推开位置，所得读数即为雾度值（%）。

目前国产雾度仪可以达到准确度0.5%、重复性0.2%的水平，足够满足对散射光的检测。

3 两种方法的比较

EN167标准检测的是偏离入射光方向1.5°～2°的光通量，而雾度仪测的是偏离入射光方向2.5度以上的所有光通量，之所以如此是因为EN认为偏离角度小的散射光对眼镜佩戴者的影响更大，检测这一部分的散射光更有意义。其次，EN167的简化方法可以检测带有屈光度的被测镜片，而雾度仪不能检测，除非其积分球的陷阱可以改变位置以对准透过被测镜片的出射光方向。

综上所述，EN167的仪器构造比较复杂，操作上也较繁琐，并且市场上此类产品非常少，只有极少数国外厂商能够提供，因此价格偏高，不利于在国内推广。而雾度仪作为许多行业的常见设备，技术已十分成熟，相关的计量标准体系也很完善，更加适合国内眼镜企业使用。