写真を撮るときにメガネが光を反射するのはなぜですか?

制作：中国科学普及協会

制作：XY（中国科学院大連化学物理研究所）

制作者: 中国科学院コンピュータネットワーク情報センター

諺にもあるように、「目は心の窓である」。それを通して、私たちは季節の移り変わりを味わい、膨大な数の本を読み、全世界を心の中に刻み込みます。

しかし、過度に使用すると、最終的には限界に達し、徐々にぼやけるようになり、最終的には再びクリアで明るい視界に戻すために眼鏡が必要になります。

画像出典: Veer Gallery

中国の10代の若者の近視発症率は50％～60％と高く、世界第1位であり、眼鏡をかけている人の総数は約8億人です。

学生が黒板をはっきり見ることができる近視用メガネであれ、老人が新聞を読むのに役立つ老眼鏡であれ、それらにはすべて共通点が 1 つあります。それは、蛍光灯や日光の下でエメラルド グリーンなどの特定の色を反射することです。

ガラスに反射した蛍光灯（写真提供：著者撮影）

あるいは空と同じ青:

ガラスに反射した蛍光灯（写真提供：著者撮影）

これらの色はどのようにして生成されるのでしょうか?なぜ異なるガラスは異なる色を反射するのでしょうか?次に、光学に関する知識を活用してこの質問に答えます。

メガネはなぜ色が付いているのですか?

まず、レンズの材質についてお話ししなければなりません。ガラスレンズに比べて軽量で破損しにくいことから、樹脂レンズが選ばれるケースが増えています。

樹脂レンズの最大の欠点は、ガラスレンズに比べて光の透過率が大幅に低いことです。そのため、レンズを通して人間の目に入る光の強度が大幅に低下し、反射する光の強度が増加するため、私たちが見る物体は実際よりも暗く見えます。

他の人が私たちが眼鏡をかけているのを見ると、まるで光のカーテンで覆われているかのように、レンズに強い反射光が見えるでしょう。メガネの奥に隠れた明るい目は全く見えず、写真を撮るときにも目をはっきりと写すことができません。

画像出典: Veer Gallery

この問題を解決するために、レンズにコーティング技術を適用して、レンズによる光の反射を減らします。このようにして、レンズを通過する光が大幅に強化され、自分自身を美しくし、他の人の目を明るくするという目的が達成されます。

反射防止フィルム（または反射防止フィルム）の動作原理を図に示します。簡単に言えば、反射防止フィルムの両側に入射光が形成する反射光が互いに干渉して干渉を形成し、反射光の強度を最小限に抑え、入射光の強度を最大限に高めることです。

反射防止フィルムの動作原理図（画像出典：筆者作成）

反射防止フィルムの厚さは、強化する光の波長（または色）に直接関係します。反射防止フィルムの厚さは、強調する光の色によって異なります。したがって、単一の反射防止フィルムでは、すべての色の光を同程度に増強することはできません。

このように、赤、橙、黄、緑、青、藍、紫の７色の光からなる白色光である太陽光や蛍光灯の照射下では、透過率の向上がないか、透過率の向上が不十分なため、一部の光が反射されてしまう。これにより、異なるレンズが異なる色を反射する理由が説明されます。

スペクトル色と波長の関係（画像出典：著者作成）

一般的なフィルムの色には、緑のフィルム、青のフィルム、赤紫のフィルム、金色のフィルムなどがあります。

1. グリーンフィルム

グリーンフィルムは現在最も標準的な反射防止フィルムであり、コーティングされたレンズとコーティングされていないレンズを区別するために使用される最も直感的なフィルム色でもあります。

緑色フィルムは緑色光の波長（515nm）での透過率向上効果が低いため、反射光に緑色が残ります。

相対的に言えば、緑色のフィルム層は目の疲労を軽減するのに優れており、淡い緑色はレンズ上で見つけにくいです。最も一般的なレンズコーティング色です。

2. 青いフィルム

長期にわたる研究により、紫外線は眼細胞に非常に破壊的であり、短波長の可視光線、すなわち紫色光と青色光も眼底の網膜にかなりの破壊的影響を及ぼす可能性があることが判明しました。特に加齢黄斑変性症の患者の場合、紫色光と青色光の両方が病気の悪化をさらに加速させる可能性があります。

青色と紫色の光を反射するブルーフィルムレンズの特性を活用し、青色と紫色の光と放射線を99％以上反射し、着用者にとって最も安全な目の環境を作り出します。

しかし、ブルーフィルムにも欠点があります。青色光の光エネルギーが約 10 ～ 15% 反射されすぎてしまうのです。光学的な観点から見ると、このようなレンズは青色光を遮断すると同時に光の透過率も低下させます。

3. 紫色の膜

紫赤フィルムは、700～780nmに相当する赤色光の波長では透過率向上効果が低いため、この帯域の赤色光は反射光に残ります。赤色光は人間の目が感知できない色なので、透過率はブルーフィルムレンズよりもわずかに優れています。

4. ゴールドフィルム

金膜は赤色光と黄色光の波長域では透過率向上効果が低いため、反射光には金色のような装飾効果の強い黄色光が残ります。

メガネの選び方とメンテナンス

どのカラーレンズが最も効果的かについてはまだ合意が得られていません。一般的に、好みやニーズに応じてさまざまな反射防止コーティングが施されたレンズを選択できます。レンズによって反射される光の色が明るいほど、より良いレンズになります。

メガネをかけている人の多くは、メガネを掃除するときに服や紙でレンズを直接拭く傾向があり、フィルム層を損傷するリスクがあります。

レンズ表面のホコリや汗などの汚れがレンズに吸着され、乾燥すると非常に硬いブロック状の粒子を形成するためです。このとき鏡面を直接拭くと、これらの粒子が衣服や紙に包まれてレンズを前後に擦り、反射防止フィルムに簡単に傷が付く可能性があります。

正しい方法は、まずレンズをきれいな水で洗い流して湿らせ、次にレンズの表面に洗剤、ハンドソープ、またはその他の脱脂界面活性剤を塗布し、最後にメガネ拭きで水を吸収することです。

参考文献:

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[3] 郝志宏眼鏡レンズの反射防止コーティングの簡単な分析[J]。中国アイウェア科学技術雑誌、2020年、第325号(03):108-111。

[4] 高亜平メガネの素材技術[M]高等教育出版社、2015年。

[5] 陳雄樹脂レンズの表面処理（その2）[J]中国光学科学技術雑誌、2000(6):2.