PVD真空コーティング機による光学フィルムのコーティング方法

- Oct 10, 2018-

光学コーティング

1.耐摩耗性フィルム(ハードフィルム)

レンズは、無機または有機材料で作られていても、毎日の使用時に埃や砂利(シリカ)との摩擦によりレンズの表面に擦り傷がついてしまいます。 ガラスと比較して、有機材料の硬度は比較的低く、スクラッチが発生する可能性が高くなります。顕微鏡を通して、レンズ表面のスクラッチが主に2つのタイプに分かれていることがわかります。 一つは、砂や砂利に起因する傷であり、浅くて小さいものです。もう一つは、砂の粒が大きくなり、中心部が視界に影響を与えることがあります。

(1)技術的特徴

1)第1世代耐摩耗膜技術

耐摩耗性フィルムは、1970年代初頭に始まりました。ガラスレンズは硬度が高いため研磨が困難であり、有機レンズは柔らかすぎて摩耗しませんでした。 したがって、石英材料は、真空条件下で有機レンズの表面上にめっきされ、非常に硬い耐摩耗膜を形成する。 しかし、熱膨張係数と基板材料の不一致のために、フィルムを剥がしてフィルム層を脆くするので、耐摩耗効果は理想的ではない。

2)第2世代耐摩耗膜技術

1980年代以降、摩耗のメカニズムは硬度に関係するばかりでなく、硬度/変形の二重の特性を有すること、すなわち硬度は高く変形は少ないことが理論的に分かりましたが、硬度は低いが変形が大きい材料もある。 耐摩耗膜技術の第二世代は、脆い亀裂材料ではなく、高硬度をめっきする有機レンズの表面に浸漬プロセスを介している。

3)第3世代耐摩耗膜技術

第3世代の耐摩耗膜技術は、主に、反射防止膜でコーティングされた有機レンズの耐摩耗性の問題を解決するために、1990年代後に開発されました。 この新しい理論は、有機レンズの基部の硬度が反射膜の硬度と大きく異なるため、両者の間に磨耗防止膜が必要であることを示唆している。第3世代の耐摩耗膜層の硬度は、反射防止膜とレンズ基部との間にある。

4)第4世代耐摩耗膜技術

第4世代のアンチ・フィルム技術は、シリコン原子に基づいています。 例えば、フランスの会社ilusのTITUSは、硬質液体に有機マトリックスとシリコン元素の両方を含む無機超微粉を添加し、耐磨耗皮膜の靭性を高め、硬度を向上させる。 近代的な耐摩耗コーティング技術は、浸漬方法の最も重要な使用です、すなわち、複数の洗浄後のレンズの後に、硬い液体の添加で、一定の時間後に、特定の速度で浸漬。この速度は粘性硬質流体の厚さおよび摩耗膜の厚さに依存する。約100℃のオーブンを重合で4〜5時間、コーティング厚さを約3〜5ミクロンと考えている。

(2)試験方法

耐摩耗性フィルムの耐摩耗性を判定し試験するための最も基本的な方法は、着用者が一定期間にわたってそれを着用することを可能にする臨床使用であり、次にレンズの摩耗状態が観察され、レンズの摩耗状態と比較される。 もちろん、これは通常、この新技術の正式なプロモーションの前に採用された方法です。 現在、一般的に使用するより迅速で直感的なテスト方法は次のとおりです。

1)研削試験

レンズは、砂と砂利(砂と砂利の大きさと硬さが指定されている)を含む宣伝材料に入れられ、特定の制御の下で前後に擦られます。 レンズ摩擦の前後の光の拡散反射をフォノメータで測定し、標準レンズと比較する。

2)スチールウール試験

指定されたスチールウールの種類、ある圧力と速度でレンズ表面を研削する回数、ミストメーターとのレンズ摩擦の前後の光拡散反射を試験し、標準レンズと比較する。 もちろん、手で操作して同じ回数だけ同じ圧力で2つのレンズをこすり、肉眼で観察して比較することもできます。

2つの方法の結果は、患者の長期間にわたる装着の臨床結果に近い。

3)耐摩耗膜と反射防止膜の関係

レンズ表面の反射防止膜は、非常に薄い無機金属酸化物(厚さ1ミクロン未満)で硬く脆い。 ガラスレンズにコーティングした場合、基材が硬く砂や砂利があるため、フィルム層は比較的傷がつきにくくなります。しかし、反射防止フィルムを有機レンズにコーティングすると、基材が柔らかいため、砂と砂利フィルム層を横切って、フィルム層は引っ掻き易い。

従って、反射防止膜を塗布する前に耐摩耗膜を被覆しなければならず、2つの層の硬度を一致させる必要がある。

 

2.反射防止フィルム

(1)反射防止膜めっきが必要なのはなぜですか?

1)鏡面反射

光がレンズの前面および後面を通過するとき、それは屈折するだけでなく反射する。 このレンズの前面に反射された光は、着用者の目に白色光を見る原因となる。写真を撮ると、このような反射もまた、着用者の美しさに深刻な影響を及ぼすことがある。

2) "ゴースト"

眼鏡の光学的理論は、レンズの屈折力が、着用者の遠点で物体を視認可能にし、レンズを通して偏向され、網膜に集められた物体の光として解釈され得る鮮明な画像を形成するイメージポイント。 しかし、ジオプタの前後面の曲率が異なり、ある程度の反射光が存在するため、内部反射光が発生することがある。内部反射光は、遠方ペナルティ面すなわち、網膜の像点の近くにある。これらの仮想点は、物体の透明度および快適性に影響を及ぼす可能性がある。

3)グレア

すべての光学系と同様に、目は完全ではなく、網膜上の画像は点ではなく、不鮮明な円です。 したがって、2つの隣接する点の感覚は、2つの平行または多少の重なり合うファジー円によって生成される.2つの点の間の距離が十分大きい限り、網膜上の画像は2点の感覚を生成するが、 2つの点が近すぎると、2つのファジー円が重なり、ある点を誤る傾向があります。

コントラストを使用してこの現象を反映させ、視覚的な明瞭さを表現することができます。 目が2つの隣接点を認識できるようにするには、この比は特定の値(検出しきい値、1〜2に相当)より大きくなければなりません。

コントラストの計算式はD =(ab)/(a + b)です。

Cがコントラストである場合、網膜上の2つの隣接点の最大撮像感覚はaであり、隣接する部分の最小値はbである。 コントラストCの値が高いほど、2つのポイントに対するビジュアルシステムの解像度が高くなり、フィーリングがより明確になります。2つのオブジェクトポイントが非常に近い場合、隣接するパーツの最低値が最高値に近くなります。 C値が低く、視覚系が2つの点で不明瞭であるか、または明確に区別できないことを示しています。

夜になると、有望な自動車運転手が、離れて2人の自転車が彼に向かってきているのをはっきりと見ることができました。 この時点で、車の後部ヘッドライトはドライバーのレンズの背面に反射します。反射光が網膜上に形成され、2つの観測点(自転車のライト)の強度が高まります。したがって、aとbの長さ分母(a + b)は上昇し、分子(a-b)は同じままになり、C値は下がる。コントラストが低下すると、運転者は2人のサイクリストの存在を最初に知覚する区別の角度が突然減少したかのように、単一の画像に重なる!

4)透過率

入射光に対する反射光の割合は、レンズ材料の屈折率に依存し、反射量の式で算出することができる。

反射式:R =(n-1)平方/(n + 1)平方

R:レンズの片側反射、n:レンズ材料の屈折率

例えば、一般的な樹脂材料の屈折率は1.50であり、反射光R =(1.50-1)乗/(1.50 + 1)乗= 0.04 = 4%である。

レンズには2つの面があります。 R1をレンズの前面の量、R2をレンズの裏面の反射量とすると、レンズの全反射量はR = R1 + R2となる。 (R2の反射を計算すると、入射光は100%-r1)。レンズTの透過率= 100%-R1-R2。

したがって、高屈折率のレンズに反射防止膜がないと、反射光が着用者に違和感を与えることが分かる。

(2)原則

反射防止膜は、光の波と干渉に基づいています。 同じ振幅と同じ波長の2つの光波が重ね合わされると、光波の振幅が増強される.2つの光波が同じ原点および異なる波長である場合、2つの光波が重ね合わされると、この原理を利用して、レンズの表面に反射防止膜を塗布することで、膜の表裏で発生した反射光が干渉し、反射光がキャンセルされて反射防止効果

1)振幅条件

フィルム材料の屈折率は、レンズ基板材料の屈折率の平方根に等しくなければならない。

2)位相条件

膜厚は参照光の1/4波長でなければならない。 D = 155/4 = 139nm

反射防止コーティングのために、多くのメガネ製造業者は、人間の目(555nmの波長を有する)に対してより高い感度の光波を使用する。 コーティングの厚さが薄すぎると(<> 青の場合は、コーティングの厚さが厚すぎます(> 139nm)。

コーティングの目的は、光の反射を低減することであるが、光を反射することなく行うことは不可能である。 レンズの表面も常に残っている色を持っていますが、最高の色を残しています。実際には標準を持っていません。

また、レンズの凸面と凹面の残余色の曲率の差によってもコーティング速度が異なることがわかります。 したがって、レンズの中央部分は緑色であり、縁部は薄紫系または他の色である。

3)めっき反射防止膜技術

有機レンズコーティングは、ガラスレンズよりも難しい。 300°C以上の高温に耐えるガラス素材で、100°C以上になると有機レンズは黄色になり、すぐに故障します。

フッ化マグネシウム(MgF2)を使用した反射膜材料を除いたガラスレンズは使用できますが、フッ化マグネシウムのコーティング処理の結果、200℃以上の環境下になければなりません。有機レンズはそれを使用しません。

1990年代以降、真空コーティング技術の開発により、イオンビーム衝撃技術を用いてフィルム層とレンズの組み合わせが改善されました。 酸化チタン、ジルコニア等の高純度金属酸化物材料は、蒸着法により作製し、樹脂レンズの表面に塗布することができる。

以下は有機レンズの反射防止膜技術の紹介です。

1)コーティング前の準備

レンズは、コーティングを受ける前に予め洗浄しなければならず、これは非常に要求が厳しいものであり、分子レベルまでである。 洗浄槽には、各種の洗浄液を別々に入れ、超音波を用いて洗浄効果を高める。 レンズが清掃されると、レンズは真空チャンバに入れられます。 このプロセスでは、空気中のゴミやゴミがレンズの表面に付着するのを避けるために特別な注意を払う必要があります。最後のクリーニングは真空チャンバ内で行われ、空気からほこりやごみを避けるように特別な注意が必要です最終的なクリーニングは、真空チャンバ内にめっきする前に実行されます。 真空チャンバ内に配置されたイオン銃は、レンズの表面(例えば、アルゴンイオン)に衝突する。 洗浄工程が終了したら、反射防止膜を塗布する。

2)真空コーティング

真空蒸着プロセスは、純粋なコーティング材料がレンズの表面上にコーティングされることを確実にすることができ、コーティング材料の化学組成は、蒸発プロセス中に厳密に制御することができる。 真空蒸着プロセスは、フィルムの厚さを正確に制御し、精度に達することができる。

3)フィルムの堅さ

眼鏡の場合、フィルム層の硬度は非常に重要です。 レンズの品質指標には、耐磨耗性、耐候性、耐温性があります。したがって、コーティングされたレンズのフィルム堅牢度を試験する多くの特殊な物理的および化学的試験方法があります。これらの試験方法には、塩水試験、水蒸気試験、脱イオン水試験、スチールベルベット摩擦試験、溶解試験、接着試験、温度差試験、湿度試験等

Iii。

3.防汚フィルム(トップフィルム)

(1)原則

レンズ表面が多層反射防止膜で被覆された後、レンズは特に汚れを生じやすくなり、反射防止膜の反射防止効果が損なわれる。 顕微鏡下では、反射防止膜層が多孔質構造を有することから、特に反射防止膜層に油が浸入し易いことが判明した。その解決策は、耐油・耐水性トップフィルムを、反射防止膜の光学特性を変化させないように非常に薄くなければならない。

(2)技術

防汚フィルムの材質は主にフッ化物、2つの処理方法、1つは浸漬方法、1つは真空塗装、最も一般的な方法は真空塗装です。 最も一般的に使用されている方法は真空コーティングです。反射防止膜が完成すると、蒸着プロセスによって反射膜上にフッ化物をめっきすることができます。防汚膜は、多孔質の反射防止膜層を覆うことができ、水と油の混合物がレンズの表面に付着するため、レンズの表面に油滴や水滴が付着しないため、防水フィルムとも呼ばれます。

有機レンズの場合、理想的な表面処理は、耐摩耗膜、多層反射防止膜および上層膜防止膜を含む複合膜でなければならない。 一般に、耐摩耗性被膜の厚さは最も厚く、約3~5mmであり、多層反射防止膜の厚さは約0.3umであり、最上層上の最も薄い無公害ワックスめっきは、 0.01mm.Take crizal、フランス企業のコンポジットフィルム、例えば、有機シリコンで耐摩耗性フィルムをレンズのフィルムベースに最初にめっきします。その後、IPC技術を使用して反射コーティングをイオン衝撃で前洗浄します。洗浄後、多層反射防止膜層の真空めっきには高硬度ジルコニア(ZrO 2)などの材料を使用し、最終的にコンタクト角が110度のトップフィルムをめっきした。複合膜技術の開発により、表面処理有機レンズの技術は新たな高さに達しました。

電子製品マグネトロンマルチアーク真空コーティング装置