視覚光学におけるフィルムコーティング

- Dec 10, 2018-

視覚光学におけるフィルムコーティング


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1.耐摩耗フィルム(硬質フィルム)

無機材料、有機材料を問わず、日常の使用において、ほこりや砂利(シリカ)との摩擦によりレンズが磨耗し、レンズ表面に傷が付きます。 ガラス板と比較して、有機材料は剛性が低く、引っかき傷を生じやすい。 顕微鏡を通して、我々はレンズ表面の傷が主に2つのタイプに分けられるのを観察することができます。 1つは、グリットが細くて細い傷を生み出したこと、メガネをかけていることを検出するのは容易ではないからです。 もう1つは、砂粒が大きいために発生する引っかき傷です。これは、縁の周りが深くて荒れており、中央部の視力に影響を与える可能性があります。

(1)技術的特徴

1)第1世代の耐摩耗フィルム技術

耐摩耗性フィルムは1970年代初頭に始まりました。ガラスレンズは硬さのために研削するのが難しいと考えられていたのに対し、有機レンズは柔らかすぎて着用するのが困難だったためです。 したがって、石英材料は真空下で有機レンズの表面にメッキされ、非常に硬い耐摩耗性フィルムを形成する。 しかしながら、その熱膨張係数と基板材料との間の不一致のために、フィルムは容易に除去されそしてフィルム層は脆いので、耐摩耗効果は理想的ではない。

2)第二世代耐摩耗フィルム技術

1980年代以降、研究者らは、磨耗のメカニズムは硬さに関係するだけでなく、「硬さ/変形」という2つの特徴を持つ、つまり硬さが高いが変形が小さいことを理論的に明らかにしました。いくつかの材料は硬度が低いが変形は大きい。 耐摩耗性フィルム技術の第二世代は、高硬度でもろくない材料でコーティングされた有機レンズの表面を浸すことです

3)第三世代耐摩耗フィルム技術

第3世代の耐摩耗フィルム技術は、主に反射防止フィルム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年代以降に開発されました。 有機レンズ基材の硬度は反射防止フィルム層の硬度とは非常に異なるため、新しい理論では、2つの層の間に耐摩耗性フィルム層が必要であると考えています。砂と砂利の摩擦、それは傷を作り出すのは簡単ではありません。 第3世代の耐摩耗性フィルム層の硬度は、反射防止フィルムの硬度とレンズのベースの間の硬度であり、その摩擦係数は低く、ひび割れしにくい。

4)第4世代の耐摩耗フィルム技術

第4世代のアンチフィルム技術はシリコン原子を使用しています。 例えば、France etv companyのTITUS plus硬液は、ケイ素元素を含有する有機マトリックスと無機超微粒子の両方を含有しており、これにより、耐摩耗性フィルムが靭性を有すると同時に硬度が向上する。 現代の耐摩耗性フィルムめっき技術が最も重要なのは、浸漬方法を使用することです。つまり、レンズを複数回クリーニングした後、硬い流体に一定の時間、一定の速度で浸漬します。 この速度は硬質溶液の粘度および摩耗に対するフィルムの厚さに関係している。 重合において4〜5時間で約100℃のオーブン、約3〜5ミクロンのコーティング厚さについて言及している。

(2)試験方法

耐摩耗性フィルムの耐摩耗性を判断しテストするための最も基本的な方法は、それを臨床的に使用し、着用者にそれを一定期間着用させ、そして次にレンズの摩耗を顕微鏡で観察し比較することである。 もちろん、これは通常、新しいテクノロジが正式に普及する前に使用されている方法です。 現在、私たちが一般的に使用してい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

砂利を含む宣伝材料にレンズを入れ(砂利の粒子サイズと硬さを明記)、そして一定の管理下で前後にこする。 最後に、レンズ摩擦前後の光の拡散反射率をフォゴメーターで測定し、標準レンズと比較した。

2)鋼鉄ビロードテスト

特定のスチールベルベットを使用して、レンズの表面にある圧力と速度でホフーンを擦った回数。 レンズ摩擦前後の光の拡散反射率をフォゴメーターでテストし、標準レンズと比較するためにhouhounを使用した回数。もちろん、同じ圧力で2つのレンズを手動で擦ることもできます。何度か、そしてそれを観察して肉眼で比較します。

これら2つの方法の結果は、長期装用メガネの結果に近くなります。

(3) 反射防止フィルムと耐摩耗フィルムの関係

レンズ表面上の反射防止フィルム層は、非常に薄い無機金属酸化物材料(厚さ1ミクロン未満)であり、硬くてもろい。 ガラスレンズ上にコーティングされたとき、フィルムベースは比較的硬くそして砂利がそれを横切って走るので、フィルム層は比較的容易に引っ掻き傷を生成することができる。 しかしながら、反射防止フィルムを有機レンズ上に塗布すると、フィルム基材が柔らかいため、フィルム層を砂や砂利が走り、フィルム層に傷がつきやすくなる。 従って、有機レンズは反射防止膜の前に耐摩耗性膜で被覆されなければならず、そして2つの膜層の硬度は一致しなければならない。

反射防止フィルム

(1)反射フィルムが必要なのはなぜですか?

1) 鏡面反射

光がレンズの前面と後面を通過すると、屈折するだけでなく反射もします。 レンズの前面で反射された光が他の人に装用者の目を見させ、表面に白い光の一部を見させる。 写真を撮るとき、この反射は着用者の美しさに深刻な影響を及ぼす可能性があります。

2)「ゴースト」

眼鏡の光学理論によれば、レンズの屈折力は、観察対象物を着用者の遠い点で鮮明な像を形成させる。 観察対象の光がレンズを通して偏向され、網膜に集光されて像点を形成すると説明することもできる。 しかしながら、屈折ミラーの表裏面の曲率が異なり、ある程度の反射光があるため、両者の間には内部反射光が発生する。 内側の反射光は、遠いペナルティスポットの近く、すなわち網膜の像点の近くに虚像を生成する。 これらの仮想点は、オブジェクトの明瞭さと快適さに影響を与えます。

3)グレア

すべての光学系と同様に、目は完璧ではなく、網膜上の像は点ではなくぼやけています。 したがって、2つの隣接する点の意味は、2つの平行な多少重なり合うファジー円によって生成される。 2点間の距離が十分に大きい限り、網膜上の画像は2点感覚を生成しますが、2点が近すぎると、2つのファジー円は一致して1点と間違われる傾向があります。 。

コントラストはこの現象を反映し、視覚の明瞭さを表現するために使用することができます。 ペアの比率は、目が2つの隣接する点を認識できるようにするために、特定のしきい値(1〜2に相当する検出しきい値)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つの隣接物点の最高知覚値はaであり、隣接部分の最低知覚値はbである。 コントラストCの値が高いほど、2点の視覚システムの解像度が高いほど、知覚はより鮮明になります。 2つの物点が非常に近く、それらの隣接部分の最小値が最大値に近い場合、Cの値は低くなります。これは、視覚システムが2つの点について明確に感じられないか、明確に区別できないことを示します。

そのようなシナリオをシミュレートしましょう。

夜には、眼鏡をかけられた運転手が2台の自転車が遠くから彼に向かってくるのをはっきりと見ることができました。 この時点で、それに続く車のヘッドライトは運転手のレンズの後ろの表面で反射します。反射された光は網膜上に画像を形成し、観察される2点の強度を高めます(自転車用ライト)。 したがって、aとbの長さが増加すると、分母(a * b)が増加し、分子(a-b)が同じままであると、C値は減少します。 対照的にこの減少の結果は、まるで彼らが区別される角度が突然減少したかのように、2人のサイクリストの存在に対する運転者の最初の認識が単一のイメージに重なるということです!

4) 通過

入射光中の反射光の割合はレンズ材料の屈折率に依存し、これは反射光の式によって計算することができる:R =(n − 1)平方/(n − 1)平方

R:レンズの片面反射率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)二乗/(1.50 + 1)二乗= 0.04 = 4%である。 レンズは2つの面を持っています。 R1がレンズの前面の量であり、R2がレンズの後面での反射の量である場合、レンズの全反射量R = R1 + R2である。 (R2の反射を計算するとき、入射光は100%−r1である)。 レンズの光透過率は100%マイナスR1マイナスR2に等しい。

高屈折率レンズが反射防止膜を有しない場合、反射光は装用者に強い違和感を与えることがわかる。

(2)原則

反射防止フィルムは、光のゆらぎと干渉に基づいています。 同じ振幅と同じ波長を有する2つの光波が重ね合わされると、光波の振幅は増大する。 2つの波が同じ原点と異なる経路を持つ場合、それらが重ね合わされると、それらは互いに打ち消しあいます。 反射防止フィルムは、反射光の表面の前後にフィルムが反射光を相殺するように、反射防止フィルムでコーティングされ、反射防止の効果を達成するために、この原理を使用することです。

1) 振幅条件

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

2)フェーズ条件

反射防止コーティングのために、多くのレンズ製造業者は高感度の光波(555nm)を使用しています。 コーティングが薄すぎると(139 nm)、反射光は薄茶色または黄色に見えます。 それが青であれば、厚すぎる(139nm)可能性があります。

反射フィルムをコーティングする目的は光の反射を減らすことであるが、光の反射を達成する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、残っている種類の色が一番よく、実際には標準がなく、基本的に個人で優先して色を付けるのが一番好きです、もっと緑色です部門。

また、レンズの凸面と凹面の残色の曲率もコーティング速度を変えるため、レンズの中央部は緑色、端部は藤色などの色になります。

(3) 反射防止コーティング技術

有機レンズコーティングはガラスレンズよりも困難です。 300℃を超える高温に耐えるためのガラス材料、および100℃を超えると有機レンズは黄色になり、その後すぐに分解します。

 

ガラスレンズマイナス反射膜材料使用フッ化マグネシウム(MgF 2)のために使用することができますが、フッ化マグネシウムコーティングプロセスの結果として200℃以上の環境下になければならない、そうでなければレンズの表面に付着することはできません、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発展に伴い、イオンビーム照射技術がフィルム層とレンズ間およびフィルム層間の組み合わせを改善するために使用された。 そして、酸化チタンやジルコニアなどの抽出された高純度金属酸化物材料は、良好な反射防止効果を達成するために蒸着プロセスによって樹脂レンズの表面にコーティングすることができる。

 

以下は、有機レンズの反射防止膜コーティング技術の紹介です。

(1)塗装前の準備

レンズはコーティング前に事前にクリーニングする必要があります。これには高度な分子クリーニングが必要です。 洗浄槽には各種洗浄液が入れられており、洗浄効果を高めるために超音波が使用されています。 レンズがきれいになるとき、それは真空室に入れられます。 このプロセスでは、空気中のほこりやゴミがレンズの表面に再び付着するのを防ぐために、特別な注意を払う必要があります。 最終的な清掃は真空チャンバー内で行われます。その間、空気中のほこりやゴミがレンズの表面に再び付着するのを防ぐために特別な注意が払われるべきです。 最後の洗浄は真空チャンバー内でのめっきの前に行われます。 真空チャンバ内に配置されたイオン銃はレンズの表面に衝突する(例えばアルゴンイオン)。 洗浄処理の後、反射防止フィルムがコーティングされます。

(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にコーティングされることを確実にすることができ、そして蒸発プロセスにおいて、コーティング材料の化学組成は厳密に制御され得る。 真空蒸着プロセスは、フィルムの厚さを正確に制御し、その精度を達成することができる。

(3)しっかりとしたフィルム

レンズにとって、フィルム層の硬さは非常に重要であり、これはレンズの重要な品質指標である。 レンズの品質指標は、耐磨耗性、抗培養ホールおよび抗温度差を含む。 したがって、今ミラーのユーザーの使用のシミュレーションでは、テストのコーティングされたレンズのコーティング品質、多くのターゲットを絞った物理的および化学的なテスト方法があります。 これらの試験方法には、塩水試験、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、温度差試験および湿度試験が含まれる。

防汚フィルム(アピカルフィルム)

(1)原則

レンズ表面が多層の反射防止フィルムでコーティングされた後、レンズは特に汚れやすくなり、汚れは反射防止フィルムの反射防止効果を損なう。 顕微鏡下では、反射防止膜層が多孔質であるため、オイルが反射防止膜層に浸透しやすいことがわかります。 解決策は、反射防止フィルム層の上に耐油および耐水トップフィルムをコーティングすることであり、フィルムは非常に薄くなければならないので、反射防止フィルムの光学特性は変化しない。

(2)処理

防汚フィルム材料は主にフッ化物であり、2つの処理方法、1つは浸漬方法、1つは真空コーティング、そして最も一般的な方法は真空コーティングである。 最も一般的な方法は真空コーティングです。 反射防止膜が完成したら、蒸着法によりフッ化物をめっきすることができる。 防汚フィルムは、多孔質反射防止フィルム層を覆い、水と油とレンズとの間の接触面積を減少させることができるので、油や水滴がレンズ表面に付着しにくいので、防水とも呼ばれる。膜。

有機レンズの場合、理想的な表面システム処理は、耐摩耗フィルム、多層反射防止フィルム、および防汚フィルムを含む複合フィルムであるべきです。 一般に、耐摩耗性フィルムコーティングは最も厚く、約3〜5mmであり、多層反射防止フィルムの厚さは約0.3μmであり、防汚ワックスコーティングの最上層は最も厚く、約0.005〜0.01mmである。 一例としてフランスのetv社のダイヤモンド結晶(crizal)を取り上げると、複合フィルムはまずレンズの基材上にシリコーンの耐摩耗性フィルムでコーティングされる。 その後、イオン衝撃によりめっきする前に、IPC技術を使用して反射防止フィルムを予備洗浄した。 洗浄後、多層反射防止膜の真空メッキには高硬度ジルコニア(ZrO 2)などの材料を使用した。 最後に、110の接触角を有するトップフィルムをメッキする。 有機レンズの表面処理技術が新たな高みに達したことを示しています。