Jak pokrywać folie optyczne za pomocą maszyny do powlekania próżniowego PVD

Powłoka optyczna

1. Film odporny na zużycie (twarda folia)

Soczewki, wykonane z materiałów nieorganicznych lub organicznych, będą nosić i drapane na powierzchni soczewki w wyniku tarcia pyłem lub żwirem (krzemionka) w codziennym użytkowaniu. W porównaniu ze szkłem twardość materiałów organicznych jest stosunkowo niska, co jest bardziej prawdopodobne, że spowoduje zarysowania. Przez mikroskop można zauważyć, że zadrapania na powierzchni soczewki są głównie podzielone na dwa typy. Jednym z nich są zadrapania wywołane przez piasek i żwir, które są płytkie i małe. Drugie to zadrapanie stworzone przez większe ziarna piasku, głębokie i szorstkie wokół krawędzi, które w centrum mogą wpływać na widzenie.

(1) cechy techniczne

1) technologia przeciwzużyciowa pierwszej generacji

Film przeciwzużyciowy rozpoczął się na początku lat 70. ubiegłego wieku, kiedy soczewki szklane uważano za trudne do zmielenia ze względu na ich wysoką twardość, a organiczne soczewki były zbyt miękkie, by można je było nosić. Dlatego też materiał kwarcowy jest platerowany na powierzchni soczewki organicznej w warunkach próżni, aby utworzyć bardzo twardą powłokę przeciwzużyciową. Jednak z powodu niedopasowania między współczynnikiem rozszerzalności cieplnej a materiałem podłoża, łatwo jest zdjąć folię i kruszyć warstwę folii, więc efekt przeciwzużyciowy nie jest idealny.

2) technologia przeciwzużyciowa drugiej generacji

Po latach 80. naukowcy odkryli w teorii, że mechanizm zużycia jest nie tylko związany z twardością, ale także, że materiał warstwy folii ma podwójną charakterystykę "twardości / odkształcenia", to znaczy niektóre materiały mają wyższą twardość, ale mniejszą deformację, podczas gdy niektóre materiały mają niższą twardość, ale większe odkształcenia. Druga generacja technologii folii przeciwzużyciowej polega na procesie zanurzenia na powierzchni soczewki organicznej, z poszyciem o dużej twardości i braku kruchego materiału.

3) technologia przeciwzużyciowa trzeciej generacji

Technologia przeciwzużyciowa trzeciej generacji została opracowana po 1990 roku, głównie w celu rozwiązania problemu odporności na zużycie soczewek organicznych pokrytych warstwą przeciwodblaskową. Ponieważ twardość podstawy soczewki organicznej różni się znacznie od twardości soczewki odblaskowej, nowa teoria sugeruje, że warstwa folii przeciwzużyciowej jest potrzebna między tymi dwoma, tak aby soczewka mogła być buforowana po poddaniu tarciu żwiru bez zarysowania. Twardość trzeciej warstwy przeciwzużyciowej trzeciej generacji znajduje się pomiędzy warstwą antyrefleksyjną a podstawą soczewki.

4) czwartej generacji technologii przeciwzużyciowej

Czwarta generacja technologii anty-filmowej oparta jest na atomach krzemu. Na przykład TITUS francuskiego ilus firmy dodała nieorganiczną ultradrobinę zawierającą zarówno organiczną matrycę, jak i elementy silikonowe do twardej cieczy, co sprawia, że film jest odporny na ścieranie i poprawia twardość. Nowoczesna technologia powlekania przeciwzużyciowego jest najważniejszym zastosowaniem metody zanurzeniowej, czyli po soczewce po wielokrotnym czyszczeniu, zanurzonej w dodatku twardej cieczy, po pewnym czasie, z pewną prędkością. Ta prędkość jest związana z lepkością twardej cieczy i grubości warstwy ścieralnej. Wymienia piec w temperaturze około 100 ° C w polimeryzacji 4-5 godzin, grubość powłoki około 3 do 5 mikronów.

(2) metoda badania

Najbardziej podstawową metodą oceny i testowania odporności na zużycie folii przeciwzużyciowej jest zastosowanie kliniczne, które pozwala użytkownikowi na noszenie jej przez pewien czas, a następnie obserwuje się stan zużycia soczewki i porównuje ją z soczewką. Oczywiście jest to zwykle metoda przyjęta przed oficjalną promocją tej nowej technologii. Obecnie, szybsza i bardziej intuicyjna metoda testowa, którą powszechnie używamy, jest następująca:

1) test szlifowania

Soczewkę umieszcza się w materiale propagandowym zawierającym piasek i żwir (określa się wielkość i twardość piasku i żwiru), a następnie wciera się tam i z powrotem pod pewną kontrolą. Rozproszone odbicie światła przed i po tarciu obiektywu jest mierzone za pomocą przeciwmgielnego i porównywane ze standardową soczewką.

2) test z wełną stalową

W przypadku określonego rodzaju wełny stalowej należy kilkakrotnie zmielić powierzchnię soczewki przy określonym ciśnieniu i prędkości, a następnie sprawdzić odbicie światła rozpraszającego przed i po tarciu soczewki za pomocą miernika mgły i porównać ze standardową soczewką. Oczywiście możemy również operować ręcznie, pocierając obie soczewki tym samym ciśnieniem przez tę samą liczbę razy, a następnie obserwując i porównując gołym okiem.

Wyniki tych dwóch metod są zbliżone do klinicznych wyników długotrwałego noszenia pacjentów.

3) związek między filmem przeciwzużyciowym a filmem przeciwodblaskowym

Folia antyrefleksyjna na powierzchni soczewki jest bardzo cienkim nieorganicznym tlenkiem metalu (o grubości poniżej 1 mikrona), twardym i kruchym. Po nałożeniu na soczewki szklane, warstwa folii jest stosunkowo mało podatna na zarysowania, ponieważ podłoże jest twarde, a piasek i żwir na nim. Jednak, gdy folia antyrefleksyjna jest pokryta soczewką organiczną, ponieważ podłoże jest miękkie, piasek i żwir na warstwie folii warstwa filmu jest łatwa do zarysowania.

W związku z tym folia przeciwzużyciowa musi zostać pokryta zanim powłoka antyrefleksyjna zostanie pokryta, a twardość obu warstw musi być dopasowana.

2. Folia antyrefleksyjna

(1) dlaczego konieczne jest powlekanie przeciwodblaskowe?

1) odbicie lustrzane

Gdy światło przechodzi przez przednią i tylną powierzchnię soczewki, nie tylko załamuje, ale także odbija. Odbijające się światło z przodu soczewki powoduje, że oczy użytkownika widzą białe światło. Podczas robienia zdjęć ten rodzaj odbicia może również poważnie wpływać na piękno noszącego.

2) "duch"

Optyczna teoria okularów utrzymuje, że siła refrakcyjna soczewki sprawia, że obiekt jest widoczny w punkcie końcowym użytkownika, jest wyraźnym obrazem, który można również interpretować jako światło obiektu odchylonego przez soczewkę i zebranego na siatkówce w celu utworzenia punkt obrazu. Jednak z powodu odmiennej krzywizny przedniej i tylnej powierzchni dioptrii i istnienia pewnej ilości odbitego światła, wewnętrzne światło odbite może być generowane między nimi. Wewnętrzne światło odbite wytwarza wirtualny obraz w pobliżu dalekiego pola kar. , to jest w pobliżu punktu obrazu siatkówki. Te wirtualne kropki mogą wpływać na przejrzystość i komfort obiektu.

3) blask

Jak wszystkie systemy optyczne, oko nie jest idealne, a obraz na siatkówce nie jest kropką, ale rozmytym kołem. W związku z tym, sens dwóch sąsiednich punktów jest tworzony przez dwa równoległe lub mniej lub bardziej zachodzące na siebie kółka rozmyte. Jeśli odległość między tymi dwoma punktami jest wystarczająco duża, obraz na siatkówce da wrażenie dwóch punktów, ale jeśli dwa punkty są zbyt blisko, dwa niewyraźne koła będą się nakładać i będą mylone z punktem.

Kontrast może być użyty do odzwierciedlenia tego zjawiska, wyrażając wizualną klarowność. Współczynnik musi być większy niż pewna wartość (próg wykrywania, równoważny 1-2), aby oko rozpoznało dwa sąsiednie punkty.

Wzór obliczeniowy kontrastu to: D = (ab) / (a + b).

Gdzie C jest kontrastem, maksymalne wrażenie obrazowania dwóch sąsiadujących punktów na siatkówce to a, a minimalna wartość sąsiednich części to b. Im wyższa wartość kontrastu C, tym wyższa rozdzielczość systemu wizualnego do dwóch punktów i jaśniejsze odczucie: Jeśli dwa punkty obiektu są bardzo blisko, najniższa wartość ich sąsiednich części jest bliższa najwyższej wartości, a następnie Wartość C jest niska, co wskazuje, że system wizualny odczuwa niejasność w dwóch punktach lub nie może ich wyraźnie rozróżnić.

Nocą widzący w okularach wyraźnie widzieli z oddali dwa rowery. W tym momencie tylne reflektory samochodu odbijają się na tylnej powierzchni soczewki kierowcy: odbitego światła tworzy siatkówki, zwiększając intensywność dwóch punktów obserwacyjnych (światła roweru). Tak, długość aib wznosi się, a mianownik (a + b) rośnie, a licznik (a -b) pozostaje taki sam, co powoduje spadek wartości C.Zmniejszony kontrast powoduje początkowe postrzeganie przez kierowcę istnienia dwóch rowerzystów nakładanie się na pojedynczy obraz, tak jakby kąt rozróżnienia nagle się zmniejszył!

4) transmitancja

Udział światła odbitego w padającym świetle zależy od współczynnika załamania światła materiału soczewki, który można obliczyć za pomocą wzoru odbitej ilości.

Wzór odbicia: R = (n-1) do kwadratu / (n + 1) do kwadratu

R: jednostronne odbicie soczewki n: współczynnik załamania światła materiału soczewki

Na przykład współczynnik załamania światła dla typowych materiałów żywicznych wynosi 1,50, a światło odbite R = (1,50-1) równanie kwadratowe / (1,50 + 1) = 0,04 = 4%.

Obiektyw ma dwie powierzchnie. Jeśli R1 jest ilością przedniej powierzchni soczewki, a R2 jest ilością odbicia na tylnej powierzchni soczewki, wówczas całkowita wartość odbicia soczewki wynosi R = R1 + R2. (przy obliczaniu odbicia R2, padające światło wynosi 100% -r1). Przepuszczalność soczewki T = 100% -R1-R2.

W związku z tym można zauważyć, że jeśli soczewka o wysokim współczynniku załamania światła nie ma powłoki antyrefleksyjnej, światło odbite przyniesie użytkownikowi większy dyskomfort.

(2) zasada

Folia antyrefleksyjna oparta jest na fali i interferencji światła. Jeżeli dwie fale świetlne o tej samej amplitudzie i tej samej długości fali są nałożone, wówczas amplituda fali świetlnej zostaje wzmocniona. Jeśli dwie fale świetlne mają to samo źródło i różne długości fal, jeśli dwie fale świetlne są nałożone, wówczas wzajemnie się eliminują. Stosując tę zasadę, folia przeciwodblaskowa jest pokryta powierzchnią soczewki, dzięki czemu odbite światło powstające na przedniej i tylnej stronie filmu będzie się wzajemnie zakłócać, eliminując odbitym światłem i osiągając efekt przeciwodblaskowy.

1) stan amplitudy

Współczynnik załamania materiału folii musi być równy pierwiastkowi kwadratowemu współczynnika załamania materiału podłoża soczewki.

2) stan fazowy

Grubość powłoki powinna wynosić 1/4 długości fali światła odniesienia. D = 155/4 = 139 nm

W przypadku powłok antyrefleksyjnych wielu producentów okularów optycznych wykorzystuje fale świetlne o wyższej czułości na ludzkie oko (o długości fali 555 nm). Gdy grubość powłoki jest zbyt cienka (<139 nm),="" światło="" odbitego="" koloru="" będzie="" miało="" kolor="" jasnobrązowy="" i=""> Jeśli jest niebieski, grubość powłoki jest zbyt gęsta (> 139 nm).

Celem powłoki jest zmniejszenie odbicia światła, ale nie można tego zrobić bez odbijania światła. Powierzchnia obiektywu ma zawsze zawsze kolor pozostały, ale pozostaje kolor, który jest najlepszy, nie ma standardu faktycznie, w zasadzie być z osobą, która ma ochotę kolor obecnie dać pierwszeństwo, bardziej dla działu koloru zielonego.

Stwierdziliśmy również, że różnica w krzywizny koloru resztkowego na wypukłych i wklęsłych powierzchniach soczewki powoduje również, że prędkość powlekania jest różna. Dlatego środkowa część obiektywu jest zielona, natomiast część krawędziowa jest jasnoczerwona na czerwono lub inne kolory.

3) technologia powlekania antyrefleksyjnego

Powłoki organiczne są trudniejsze niż szkła. Materiał szklany odporny na wysoką temperaturę powyżej 300 ° C, a organiczne soczewki będą żółte, gdy temperatura przekroczy 100 ° C, a następnie szybko się rozpadną.

Może być stosowany do szklanych soczewek minus materiał membrany odbiciowej stosowany fluorek magnezu (MgF2), ale w wyniku procesu powlekania fluorkiem magnezu musi być w środowisku o temperaturze wyższej niż 200 ° C, w przeciwnym razie nie może być przymocowany na powierzchni soczewki, więc soczewki organiczne go nie używają.

Po latach dziewięćdziesiątych, wraz z rozwojem technologii powlekania próżniowego, połączenie warstwy folii i soczewki zostało poprawione dzięki zastosowaniu technologii bombardowania wiązką jonową. Materiały tlenku metalu o wysokiej czystości, takie jak tlenek tytanu i tlenek cyrkonu, można wytwarzać przez odparowanie i powlekać na powierzchni soczewki żywicy.

Poniżej znajduje się wprowadzenie technologii powlekania antyrefleksyjnego dla soczewek organicznych.

1) przygotowanie przed powlekaniem

Soczewkę należy wstępnie oczyścić przed otrzymaniem powłoki, co jest bardzo wymagające i aż do poziomu molekularnego. W zbiorniku czyszczącym różne roztwory czyszczące są umieszczane osobno, a fala ultradźwiękowa służy do zwiększenia efektu czyszczenia. Po wyczyszczeniu soczewki wkłada się ją do komory próżniowej. W procesie tym należy zwrócić szczególną uwagę na to, aby kurz i powietrze nie przylgnęły do powierzchni soczewki. Końcowe czyszczenie odbywa się w komorze próżniowej i należy zachować szczególną ostrożność, aby uniknąć kurzu i śmieci z powietrza. przed przyklejeniem do powierzchni soczewki. Końcowe czyszczenie odbywa się przed wyschnięciem w komorze próżniowej. Pistolet jonowy umieszczony w komorze próżniowej będzie bombardował powierzchnię soczewki (na przykład jonami argonu). Po zakończeniu procesu czyszczenia folia antyrefleksyjna zostanie pokryta.

2) powlekanie próżniowe

Proces parowania próżniowego może zapewnić, że czysty materiał powlekający jest powlekany na powierzchni soczewki, a skład chemiczny materiału powłoki może być ściśle kontrolowany podczas procesu odparowywania. Proces parowania próżniowego może dokładnie kontrolować grubość folii i osiągnąć dokładność.

3) jędrność folii

W przypadku okularów bardzo ważna jest sztywność warstwy folii. Wskaźnik jakości soczewki obejmuje przeciwzużyciową, anty-kulturową i anty-temperaturę. W związku z tym istnieje wiele specyficznych fizycznych i chemicznych metod testowania w celu przetestowania jakości folii powlekanej soczewki w warunkach użytkowania noszącego. Te metody badań obejmują: : test na słoną wodę, test parowy, test na wodzie dejonizowanej, stalowy test tarcia aksamitem, test rozpuszczania, test przyczepności, test różnicy temperatur i test wilgotności itp.

Iii.

3. Folia przeciwporostowa (folia górna)

(1) zasada

Po powleczeniu powierzchni soczewki wielowarstwową powłoką antyrefleksyjną soczewka jest szczególnie podatna na plamy, które mogą zniszczyć efekt przeciwodblaskowy folii antyrefleksyjnej. Pod mikroskopem można stwierdzić, że warstwa przeciwodbiciowa ma porowatą strukturę, tak że olej jest szczególnie łatwy do przeniknięcia do warstwy folii antyodbiciowej. Roztwór jest przeznaczony do powlekania antyolejowej i wodoodpornej folii wierzchniej warstwa folii refleksyjnej, która musi być bardzo cienka, aby nie zmieniała optycznych właściwości filmu antyrefleksyjnego.

(2) technologia

Przeciwporostowe materiały foliowe to głównie fluorki, istnieją dwie metody przetwarzania, jedna to metoda zanurzeniowa, jedna to powlekanie próżniowe, a najbardziej powszechną metodą jest powlekanie próżniowe. Najczęściej stosowaną metodą jest powlekanie próżniowe. Po zakończeniu folia antyrefleksyjna fluor można umieścić na warstwie odbijającej w procesie odparowania. Folia przeciwporostowa może pokryć porowatą warstwę przeciwodblaskową i może zmniejszyć obszar styku wody i oleju z soczewką, aby kropelki oleju i wody nie przyklejały się do powierzchni soczewki, dlatego nazywa się ją również folią wodoodporną.

W przypadku soczewek organicznych idealnym systemem powierzchniowym powinna być folia złożona z folii przeciwzużyciowej, wielowarstwowej powłoki antyrefleksyjnej i folii przeciwporostowej najwyższej jakości. Ogólnie rzecz biorąc, grubość powłoki przeciwzużyciowej jest najgrubsza, około 3-5 mm, grubość wielowarstwowej powłoki antyrefleksyjnej wynosi około 0,3um, a najcieńsza powłoka z wosku przeciwzapachowego na górnej warstwie wynosi około 0,005- 0,01 mm. Weźmy na przykład powłokę kompozytową francuskiej firmy, folia przeciwzużyciowa z krzemem organicznym jest najpierw umieszczana na bazie folii obiektywu. Następnie technologia IPC jest używana do wstępnego czyszczenia powłoki odblaskowej bombardowaniem jonowym. Po oczyszczeniu zastosowano tlenek cyrkonu o wysokiej twardości (ZrO2) i inne materiały do próżniowego powlekania wielowarstwowej warstwy przeciwodblaskowej. W końcu pokryto folią górną o kącie kontaktu 110. Rozwój technologii kompozytowej folii pokazuje, że obróbka powierzchniowa technologia soczewki organicznej osiągnęła nową wysokość.