Comment recouvrir des films optiques avec une machine de revêtement sous vide PVD

Revêtement optique

1. film résistant à l'usure (film dur)

La lentille, qu’elle soit en matériaux inorganiques ou organiques, sera usée et rayée à la surface de la lentille en raison du frottement avec la poussière ou du gravier (silice) lorsqu’elle est utilisée quotidiennement. Par rapport au verre, la dureté des matériaux organiques est relativement faible, ce qui risque davantage de produire des rayures. Au microscope, nous pouvons observer que les rayures à la surface de la lentille sont principalement divisées en deux types. L'une est les égratignures causées par le sable et le gravier, qui sont petites et peu profondes. L'autre est une égratignure créée par de gros grains de sable, profonds et rugueux sur les bords, qui peuvent affecter la vision au centre.

(1) caractéristiques techniques

1) technologie de film anti-usure de première génération

Le film anti-usure a commencé au début des années 1970, alors que l'on pensait que les lentilles en verre étaient difficiles à meuler en raison de leur dureté élevée et que les lentilles organiques étaient trop souples pour être portées. Par conséquent, le matériau de quartz est plaqué sur la surface d'une lentille organique sous vide pour former un film anti-usure très dur. Cependant, en raison du décalage entre le coefficient de dilatation thermique et le matériau du substrat, il est facile de retirer le film et de fragiliser la couche de film, si bien que l'effet anti-usure n'est pas idéal.

2) technologie de film anti-usure de deuxième génération

Après les années 1980, les chercheurs ont découvert en théorie que le mécanisme d’usure n’était pas seulement lié à la dureté, mais également que le matériau de la couche de film avait une double caractéristique de "dureté / déformation", c’est-à-dire que certains matériaux avaient une dureté supérieure, mais moins de déformation, alors que certains matériaux ont une dureté inférieure mais une déformation plus importante. La deuxième génération de la technologie des films anti-usure consiste en un processus d'immersion à la surface de la lentille organique, qui permet d'obtenir des matériaux de dureté élevée et non cassants.

3) technologie de film anti-usure de troisième génération

La technologie de film anti-usure de troisième génération a été mise au point après les années 1990, principalement pour résoudre le problème de la résistance à l'usure des lentilles organiques recouvertes d'un film anti-reflet. La dureté de la base de la lentille organique étant très différente de celle du film réfléchissant, la nouvelle théorie suggère de placer une couche de film anti-usure entre les deux afin de pouvoir tamponner la lentille lorsqu’elle est soumise au frottement du gravier sans La dureté de la couche de film anti-usure de troisième génération se situe entre celle du film anti-reflets et la base de la lentille.

4) technologie de film anti-usure de quatrième génération

La quatrième génération de technologie anti-film repose sur les atomes de silicium. Par exemple, TITUS de la société française ilus a ajouté au liquide dur un liquide ultrafin ultrafin contenant à la fois une matrice organique et du silicium, ce qui confère au film anti-usure une ténacité et une dureté améliorée. La technologie moderne de revêtement anti-usure est l’utilisation la plus importante de la méthode par immersion, c’est-à-dire qu’après la lentille après plusieurs nettoyages, elle est immergée dans l’addition de liquide dur, après un certain temps, à une certaine vitesse.Cette vitesse est liée à la viscosité du fluide dur et à l'épaisseur du film d'usure.Mentions du four d'environ 100 ° C en polymérisation 4-5 heures, une épaisseur de revêtement d'environ 3 à 5 microns.

(2) méthode d'essai

La méthode la plus fondamentale pour juger et tester la résistance à l'usure d'un film anti-usure est l'utilisation clinique, qui permet au porteur de le porter pendant un certain temps, puis la condition d'usure de la lentille est observée et comparée à celle de la lentille. Bien entendu, il s’agit généralement de la méthode adoptée avant la promotion officielle de cette nouvelle technologie. À l’heure actuelle, la méthode de test la plus rapide et la plus intuitive que nous utilisons couramment est la suivante:

1) test de broyage

La lentille est placée dans le matériel de propagande contenant du sable et du gravier (la taille et la dureté du sable et du gravier sont précisées), et il est frotté dans les deux sens sous un certain contrôle. La réflexion diffuse de la lumière avant et après le frottement de la lentille est mesurée avec un fogomètre et comparée à la lentille standard.

2) test de la laine d'acier

Avec un type de laine d'acier spécifié, indiquez le nombre de fois que la lentille est moulue à une pression et à une vitesse données, puis testez la réflexion de la lumière avant et après le frottement de la lentille avec le brumètre et comparez-la avec celle de l'objectif standard. Bien sûr, nous pouvons également travailler à la main, en frottant les deux lentilles avec la même pression pendant le même nombre de fois, puis en les observant et en les comparant à l'œil nu.

Les résultats des deux méthodes sont proches des résultats cliniques du port à long terme des patients.

3) la relation entre le film anti-usure et le film anti-reflets

Le film antireflet à la surface de la lentille est un oxyde de métal inorganique très fin (moins d’un micron), dur et cassant. Lorsqu'il est appliqué sur des lentilles en verre, la couche de film est relativement moins susceptible de se griffer, car le substrat est dur et recouvert de sable et de gravier.Cependant, lorsque le film antireflet est appliqué sur la lentille organique, car le substrat est mou, le sable et le gravier à travers la couche de film, la couche de film est facile à rayer.

Par conséquent, le film anti-usure doit être revêtu avant que le film anti-reflet ne soit appliqué, et la dureté des deux couches doit être adaptée.

2. Film anti-reflet

(1) Pourquoi le placage de film antireflet est-il nécessaire?

1) reflet du miroir

Lorsque la lumière traverse les surfaces avant et arrière de la lentille, elle se réfracte mais se réfléchit également. Cette lumière réfléchie à l'avant de l'objectif fait que les yeux du porteur voient une lumière blanche.Lorsque vous prenez des photos, ce type de réflexion peut également affecter sérieusement la beauté du porteur.

2) "fantôme"

La théorie optique des lunettes soutient que la force de réfraction de la lentille rend l’objet visible à l’extérieur du porteur une image claire, qui peut également être interprétée comme la lumière de l’objet dévié à travers la lentille et réuni sur la rétine pour former le point de l'image. Cependant, en raison de la courbure différente des surfaces avant et arrière des dioptres et de l’existence d’une certaine quantité de lumière réfléchie, une lumière réfléchie interne peut être générée entre elles. La lumière réfléchie interne produira une image virtuelle à proximité du plan de pénalité lointain. , c’est-à-dire près du point image rétinien. Ces points virtuels peuvent affecter la clarté et le confort de l’objet.

3) l'éblouissement

Comme tous les systèmes optiques, l’œil n’est pas parfait et l’image sur la rétine n’est pas un point, mais un cercle flou. Par conséquent, le sens de deux points adjacents est produit par deux cercles flous parallèles ou se chevauchant plus ou moins. Aussi longtemps que la distance entre les deux points est suffisamment grande, l’image sur la rétine produira un sens de deux points, mais si le deux points sont trop proches, les deux cercles flous auront tendance à se chevaucher et à être confondus avec un point.

Le contraste peut être utilisé pour refléter ce phénomène, exprimant la clarté visuelle. Le rapport doit être supérieur à une certaine valeur (seuil de détection, équivalent à 1-2) pour que l’œil reconnaisse deux points voisins.

La formule de calcul du contraste est la suivante: D = (ab) / (a + b).

Où C est le contraste, la sensation d'imagerie maximale de deux points adjacents de la rétine est a et la valeur minimale des parties adjacentes est b. Plus la valeur du contraste C est élevée, plus la résolution du système visuel sur les deux points est élevée et plus le sentiment est net. Si deux points d’objet sont très proches, la valeur la plus basse de leurs parties adjacentes est plus proche de la valeur la plus élevée, La valeur C est basse, ce qui indique que le système visuel ne se sent pas clair entre les deux points ou ne peut pas les distinguer clairement.

La nuit, un automobiliste à lunettes pouvait voir clairement deux vélos qui venaient de loin vers lui. À ce stade, les phares arrière de la voiture se reflètent sur la surface arrière de la lentille du conducteur: la lumière réfléchie se forme sur la rétine, ce qui augmente l'intensité des deux points d'observation (les phares de la bicyclette) .Alors, les longueurs de a et de b monte et le dénominateur (a + b) monte, tandis que le numérateur (a-b) reste le même, ce qui provoque la diminution de la valeur C. Le contraste réduit a pour effet que le conducteur perçoit initialement l'existence de deux cyclistes. qui se chevauchent en une seule image, comme si l’angle de la distinction était soudainement réduit!

4) transmittance

La proportion de la lumière réfléchie par rapport à la lumière incidente dépend de l'indice de réfraction du matériau de la lentille, qui peut être calculé à l'aide de la formule de la quantité réfléchissante.

Formule de réflexion: R = (n-1) carré / (n + 1) carré

R: reflet unilatéral de la lentille n: indice de réfraction du matériau de la lentille

Par exemple, l'indice de réfraction des résines courantes est de 1,50 et la lumière réfléchie R = (1,50-1) carré / (1,50 + 1) carré = 0,04 = 4%.

La lentille a deux surfaces. Si R1 est la quantité de la surface avant de la lentille et R2 est la quantité de réflexion sur la surface arrière de la lentille, la quantité de réflexion totale de la lentille est alors R = R1 + R2. (lors du calcul de la réflexion de R2, la lumière incidente est de 100% -r1). La transmittance de la lentille T = 100% -R1-R2.

Par conséquent, on peut voir que si la lentille à indice de réfraction élevé n’a pas de film antireflet, la lumière réfléchie apportera plus de gêne au porteur.

(2) principe

Le film antireflet est basé sur l'onde et l'interférence de la lumière. Si deux ondes lumineuses de même amplitude et de même longueur d'onde sont superposées, l'amplitude de l'onde lumineuse est alors renforcée.Si les deux ondes lumineuses ont la même origine et des longueurs d'onde différentes, si les deux ondes lumineuses sont superposées, elles Grâce à ce principe, le film antireflet est enduit sur la surface de la lentille, de sorte que la lumière réfléchie générée à l'avant et à l'arrière du film interfère les uns avec les autres, annulant ainsi la lumière réfléchie et permettant d'obtenir l'effet anti-reflets.

1) condition d'amplitude

L'indice de réfraction du matériau du film doit être égal à la racine carrée de l'indice de réfraction du matériau du substrat de la lentille.

2) condition de phase

L'épaisseur du film doit correspondre à 1/4 de la longueur d'onde de la lumière de référence. D = 155/4 = 139 nm

Pour les revêtements antireflet, de nombreux fabricants de lunettes utilisent des ondes lumineuses plus sensibles à l’œil humain (longueur d’onde 555nm). Lorsque l'épaisseur du revêtement est trop mince (<139 nm),="" la="" lumière="" réfléchie="" apparaîtra="" en="" brun="" clair="" et=""> Si elle est bleue, l’épaisseur du revêtement est trop épaisse (> 139 nm).

Le revêtement a pour but de réduire la réflexion de la lumière, mais il est impossible de se passer de la lumière réfléchissante. La surface de la lentille a également toujours la couleur de rester, mais reste la couleur qui est la meilleure, ne pas avoir une norme en fait, fondamentalement être avec l'individu à aimer la couleur à l'heure actuelle donner la priorité à plus pour le département de couleur verte.

Nous constatons également que la différence de courbure de la couleur résiduelle sur les surfaces convexe et concave de la lentille rend également la vitesse de revêtement différente. Par conséquent, la partie centrale de la lentille est verte, tandis que la partie du bord est rouge-violet pâle ou d'autres couleurs.

3) technologie de film antireflet de placage

Le revêtement de lentille organique est plus difficile que les lentilles en verre. Le verre doit résister à des températures élevées supérieures à 300 ° C et les lentilles organiques deviennent jaunes lorsqu'elles dépassent 100 ° C, puis se décomposent rapidement.

Peut être utilisé pour les lentilles de verre sans matériau de membrane de réflexion utilisé le fluorure de magnésium (MgF2), mais en raison du processus de revêtement de fluorure de magnésium doit être sous l'environnement de plus de 200 ° C, sinon ne peut pas fixé à la surface de la lentille, donc les lentilles organiques ne l'utilisent pas.

Après les années 1990, avec le développement de la technologie de revêtement sous vide, la combinaison couche de film et lentille a été améliorée grâce à la technologie de bombardement par faisceau ionique. Les matériaux d'oxyde métallique de haute pureté, tels que l'oxyde de titane et la zircone, peuvent être préparés par un processus d'évaporation et appliqués sur la surface de la lentille en résine.

Ce qui suit est une introduction à la technologie de revêtement antireflet pour les lentilles organiques.

1) préparation avant revêtement

La lentille doit être pré-nettoyée avant de recevoir le revêtement, ce qui est très exigeant et jusqu’au niveau moléculaire. Dans la cuve de nettoyage, différentes solutions de nettoyage sont placées séparément et une onde ultrasonore est utilisée pour améliorer l'effet de nettoyage. Lorsque la lentille est nettoyée, elle est placée dans la chambre à vide. Dans ce processus, une attention particulière doit être apportée pour éviter que la poussière et les déchets en suspension adhèrent à la surface de la lentille. Le nettoyage final est effectué dans la chambre à vide et une attention particulière doit être prise pour éviter la poussière et les déchets de l'air. avant de coller à la surface de la lentille.Le nettoyage final est effectué avant le placage dans la chambre à vide. Le canon à ions placé dans la chambre à vide va bombarder la surface de la lentille (par exemple avec des ions argon). Une fois le processus de nettoyage terminé, le film antireflet sera revêtu.

2) revêtement sous vide

Le processus d'évaporation sous vide peut garantir que le matériau de revêtement pur est appliqué sur la surface de la lentille et la composition chimique du matériau de revêtement peut être strictement contrôlée pendant le processus d'évaporation. Le processus d'évaporation sous vide permet de contrôler l'épaisseur du film avec précision et d'atteindre la précision.

3) fermeté du film

Pour les lunettes, la fermeté de la couche de film est très importante. L'indice de qualité de la lentille comprend les propriétés anti-usure, anti-culture et anti-température.Par conséquent, il existe de nombreuses méthodes d'essais physiques et chimiques spécifiques pour tester la qualité de la solidité du film d'une lentille revêtue dans les conditions d'utilisation du porteur.Ces méthodes d'essai incluent : essai à l'eau salée, essai à la vapeur, essai à l'eau déminéralisée, essai de friction du velours d'acier, essai de dissolution, essai d'adhésif, essai de différence de température et essai d'humidité, etc.

Iii.

3. Film anti-fouling (film supérieur)

(1) principe

Une fois que la surface de la lentille est recouverte d'un film antireflet multicouche, la lentille est particulièrement sujette aux taches, ce qui endommagera l'effet antireflet du film antireflet. Au microscope, on peut constater que la couche de film antireflet a une structure poreuse, de sorte que l'huile est particulièrement facile à infiltrer dans la couche de film antireflet.La solution consiste à enduire le film supérieur anti-huile et résistant à l'eau sur le film antireflet. couche de film réfléchissant, qui doit être très mince pour ne pas modifier les propriétés optiques du film antireflet.

(2) technologie

Les matériaux de film anti-encrassement sont principalement du fluorure, il existe deux méthodes de traitement, l’une est la méthode par immersion, l’autre est le revêtement sous vide et la méthode la plus courante est le revêtement sous vide. Le procédé le plus couramment utilisé est le revêtement sous vide.Lorsque le film antireflet est terminé, le fluorure peut être déposé sur le film réfléchissant par un processus d'évaporation.Le film anti-encrassement peut recouvrir la couche poreuse du film antireflet et réduire la zone de contact d’eau et d’huile avec la lentille, de sorte que les gouttelettes d’huile et d’eau ne collent pas à la surface de la lentille, elle est également appelée film imperméable.

Pour les lentilles organiques, le traitement de surface idéal devrait être un film composite comprenant un film anti-usure, un film anti-reflet multicouche et un film anti-fouling à film supérieur. En général, l'épaisseur du revêtement anti-usure est la plus épaisse, environ 3-5 mm, l'épaisseur du film multicouche anti-reflet est d'environ 0,3 µm, et le revêtement de cire anti-pollution le plus fin sur la couche supérieure est d'environ 0,005- 0,01 mm. Prenez le film composite de la société française Crizal, par exemple, le film anti-usure avec organosilicium est d'abord déposé sur la base du film de la lentille. La technologie IPC est ensuite utilisée pour le nettoyage préalable du revêtement réfléchissant par bombardement ionique. Après le nettoyage, de la zircone de dureté élevée (ZrO2) et d’autres matériaux ont été utilisés pour le placage sous vide d’une couche de film antireflet multicouche.Enfin, le film supérieur avec un angle de contact de 110 est plaqué.Le développement de la technologie du film composite la technologie des lentilles organiques a atteint une nouvelle hauteur.