Багатофункціональні покриття все більше стають невід'ємною частиною очкових лінз. Покриття значно збільшують споживчі властивості лінз - лінзи можна довше носити, вони забезпечують більш високу якість зору, менше брудняться, їх легше очищати.
Купуючи дорогі лінзи складної конструкції, покупець має право розраховувати на їх високу якість в цілому і тривалий термін служби. Ці властивості якраз і забезпечують спеціальні покриття очкових лінз.
Багатофункціональні покриття очкових лінз (МФП) складаються з декількох шарів (покриттів), що виконують свої специфічні функції. Загальна кількість шарів в сучасних МФП буває більше десяти; покриття наносяться на одну або обидві поверхні очкової лінзи. Розглянемо більш детально будова МФП органічних лінз.
Зміцнюючі покриття очкових лінз
Зміцнюючі покриття наносяться на органічні лінзи для збільшення їх стійкості до стирання (на практиці це означає підвищення опірності лінзи до утворення подряпин). Лінзи з найпоширенішого полімеру CR-39 самі по собі досить тверді, і їх можна використовувати без додаткового зміцнюючого покриття. Однак високопреломляющіе полімери і полікарбонат м'якші, і на виготовлені з них лінзи слід наносити зміцнюючі покриття, які захистять їх від утворення подряпин і значно збільшать термін їх служби.
Для отримання зміцнюючих покриттів найчастіше застосовують спеціальні лаки, які наносять на очкову лінзу методом занурення або центрифугування з подальшим нагріванням.
При масовому виробництві заготовок очкових лінз методом лиття іноді зміцнюючий шар отримують одночасно з литтям самої очкової лінзи - при полімеризації мономера всередині форми. Цей метод дає більш стійкі до стирання покриття, але одночасно створює труднощі для фарбування очкової лінзи.
Зміцнюючі покриття можна отримувати всередині вакуумної установки для нанесення просветляющего покриття. Зміцнюючий шар наноситься на поверхню очкової лінзи першим. Отримується таким способом покриття дуже міцне, але має ряд недоліків і застосовується зазвичай тільки для CR-39 лінз.
Для лінз з різних матеріалів виробники використовують лаки, що мають відповідні показники заломлення.
Слід також зазначити, що нанесення зміцнюючих (і просвітлюють) покриттів знижує ударостійкість очкової лінзи (пояснення цього див. Нижче). Для підвищення удароміцності, особливо високопреломляющіх лінз, деякі виробники наносять спеціальне покриття. Цей «ударостійкий» шар розташовується між очкової лінзою і зміцнюючих покриттям.
Покриття, що просвітлюють лінз
Просвітлює (іноді його називають «антирефлексним» або «проти відблисків») покриття застосовується для збільшення прозорості очкової лінзи і зменшення відбиття світла від її поверхонь.
Коротко нагадаємо, що в основі дії просвітлюють покриттів (ПП) лежить ефект відбиття світла від поверхні розділу двох оптично прозорих середовищ і ефект інтерференції світлових хвиль. Хвилі однакової величини, що знаходяться в протифазі, взаємно знищують один одного, а збігаються по фазі - складаються. Якщо на очкову лінзу завдати дуже тонкий шар прозорого матеріалу, то замість однієї поверхні відображення (повітря-матеріал очкової лінзи), ми отримаємо дві (повітря-матеріал шару, матеріал шару-матеріал очкової лінзи). Тоді можна підібрати параметри шару (товщину, показник заломлення) так, щоб хвилі, відбиті від цих двох поверхонь, повністю гасили один одного.
Для значного зменшення відбиття світла від очкової лінзи в усьому видимому діапазоні (приблизно від 400 до 700 нм) необхідно нанесення декількох просвітлюють шарів (5-7). Нанесення ПП - високотехнологічний процес, що вимагає дотримання виключних заходів щодо забезпечення чистоти робочого середовища. Для нанесення ПП застосовують спеціальні установки, всередині яких в умовах вакууму розміщують лінзи.
На лінзи наносять різними методами молекули речовин, що використовуються в ПП (в основному, це оксиди кремнію, алюмінію, цирконію, танталу і ін.).
Для цього застосовують різні технології: випаровування, іонне бомбардування, плазмова обробка та ін. Всі ці методи забезпечують приблизно однакові оптичні характеристики покриттів, проте отримані покриття можуть значно відрізнятися за механічними властивостями.
Лінзи з високоякісними прояснюючим покриттями практично не відбивають падаюче на них світло. Залишковий відображення у таких лінз дуже слабке і зазвичай має зеленуватий відтінок. Нове покриття Neva Secret компанії BBGR не має ніякого відтінку - воно повністю безбарвне.
Як ми вже відзначали, нанесення покриттів значно впливає на ударостійкість очкової лінзи. Це відноситься і до ПП, нанесеним на органічні лінзи. Причина цього в тому, що покриття складаються з неорганічних матеріалів, а базовий матеріал очкової лінзи - органічний. Оскільки у них різні коефіцієнти теплового і механічного розширення, то покриття і сама очкова лінза при нагріванні або при механічному навантаженні будуть розширюватися в різному ступені. Це може призводити до розтріскування покриттів і руйнування очкової лінзи в цілому.
Оригінальне рішення цієї проблеми запропонувала компанія Seiko, випустивши першу в світі повністю органічну очкову лінзу Orgatech. ПП у цій очкової лінзи складається тільки з органічних матеріалів, тому розширення ПП і базового матеріалу очкової лінзи будуть близькими. В результаті лінзи набагато стійкіше до нагрівання і витримують більший тиск (наприклад, при закріпленні очкової лінзи в затиску верстата).
Гідрофобні покриття очкових лінз
Важливою властивістю очкових лінз є їх здатність залишатися чистими, щоб максимально пропускати світло. Це особливо важливо для лінз з прояснюючим покриттями, у яких навіть невелика кількість води або жирових плям на поверхні значно погіршує ефективність ПП, оскільки додаткові плівки порушують тонкий механізм просвітлення. Тому користувачі лінзами з ПП іноді скаржаться, що їх лінзи сильніше звичайних (без ПП) брудняться і важче очищаються. Насправді, на лінзах з ПП забруднення просто набагато помітніше. Очкова лінза з CR-39 відображає від однієї поверхні приблизно 4% падаючого на неї світла (всього близько 8%). Цей розсіяне світло маскує і забруднення, і подряпини на очкової лінзи.
Для усунення цих негативних явищ застосовують гідрофобні покриття ( «гідрофобний» означає «водовідштовхувальний»). Механізм дії гідрофобних покриттів двоякий. По-перше, це поліпшення мікроструктури поверхні очкової лінзи. Гладка поверхня очкової лінзи під мікроскопом виглядає нерівною - з піками і провалами, які затримують краплі рідини. Дуже тонкі силіконові плівки заповнюють ці нерівності, і на поверхні очкової лінзи не залишається пасток для крапель. Краплі рідини легко скочуються з поверхні очкової лінзи.
По-друге, гідрофобне покриття, крім вирівнювання поверхні очкової лінзи, зменшує поверхневий натяг. Форма краплі води на поверхнях з різних матеріалів різна. На змочуваних поверхнях крапля розпливається, на гідрофобних - не розтікається, зменшуючи площу контакту води і поверхні. Гідрофобні властивості поверхні характеризують кутом змочування - кутом між поверхнею очкової лінзи і краплею в місці контакту. Чим більше кут змочування, тим менше змочуваність поверхні, і тим легше краплях води з неї скочуватися.
Відзначимо також, що на гідрофобною поверхні воді легше збиратися в краплі, і тому на них вода легше конденсується. Такі поверхні легше очищаються від сконденсованої на них води при різких перепадах температури (особливо, коли взимку в окулярах входиш в приміщення з вулиці). Тому гідрофобні покриття очкових лінз іноді називають «протівозапотевающімі».
Гідрофобні поверхні мають також очищує ефектом. Якщо поверхневий натяг очкової лінзи високе, то вода розпливається по поверхні (кут змочування маленький). Якщо поверхневий натяг очкової лінзи низька, то вода збирається в краплю (кут змочування великий) і стягує на себе частки забруднень. Таку краплю легко видалити з поверхні очкової лінзи разом із забрудненнями.
Тому основна мета при нанесенні гідрофобного покриття полягає в тому, щоб зменшити поверхневий натяг поверхні, що призведе до збільшення кута змочування.
За останні 3 роки з'явилися нові покриття на основі фторсіліконов, у яких кут змочування для води збільшився до 112-115 °, а для жиру - до 70 °. Це означає, що поверхня очкової лінзи з такими покриттями стає не тільки високогідрофобной, але і ліпофобних (відразливою жири). Це досягнуто за рахунок подовження гідрофобних груп у молекул покриття. Крім того, ці покриття набагато стійкіше до ультрафіолетового випромінювання і механічного стирання. В даний час випускаються установки, що дозволяють наносити гідрофобна покриття як останній етап нанесення просветляющего покриття. Можна наносити гідрофобні покриття в окремій вакуумній камері після нанесення ПП. Гідрофобні покриття можна отримувати і методом занурення очкових лінз в спеціальний розчин. Отримувані таким методом покриття дуже ефективні, але менш довговічні, ніж покриття, що наносяться в вакуумній камері.
У більшості сучасних гідрофобних покриттів приблизно однакові значення кута змочування для води і жиру. Однак, якщо ми протремо лінзу з такими покриттями, то кут змочування залишиться вище 100 ° тільки у деяких.
Високоякісні гідрофобні покриття роблять лінзи настільки слизькими, що їх буває важко закріпити для обробки по краю без спеціальних хитрувань. Різні виробники очкових лінз вирішують цю проблему по-різному. Деякі компанії наносять зверху спеціальний додатковий шар в рамках єдиного циклу нанесення багатофункціонального покриття. Після обробки очкової лінзи по краю цей шар легко змивається. Інші фірми для цієї ж мети пропонують спеціальні липкі наклейки на поверхню лінз.
У висновку, можна помріяти, що коли-небудь з'являться гідрофобні покриття очкових лінз з кутом змочування 150 ° і вище, адже у аркуша лотоса він дорівнює 180 °.
«Оптика для професіоналів» - розділ «Лінзи»
Перейти до інформації про лінзи для споживачів