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真空コーティングと光学コーティングの違い

20218月31日

 

真空コーティングは主にグロー放電を使用してアルゴンに衝撃を与えます (と) ターゲットの表面のイオン.
基板の表面にターゲット材料の原子が放出されて蓄積し、薄膜を形成します。スパッタ膜の特性と均一性は、気化膜よりも優れています。, しかし、コーティング速度は気化膜の速度よりもはるかに遅いです。ほとんどすべての新しいスパッタリング装置は、強力な磁石を使用して電子をらせん状にし、ターゲット周辺のアルゴンのイオン化を加速します。.
ターゲットとアルゴンイオン間の衝突確率を増加させます,
スパッタリング速度を上げます。一般的に, 金属コーティングは主にDCスパッタリングを使用します, 非導電性セラミック材料はRFACスパッタリングを使用します. 基本原理はグロー放電を使用することです (真空中でのグロー放電).
放電) アルゴン (と) イオンがターゲット表面に当たる, プラズマ中の陽イオンは、スパッタされた材料として負極表面に加速します. この衝撃により、ターゲット材料が飛び出し、基板上に堆積します。一般的に言えば, フィルムコーティングにスパッタリングプロセスを使用することには、いくつかの特徴があります。: (1) 金属, 合金や絶縁体はフィルム材料にすることができます。(2) 適切な設定条件下で, 同じ組成の薄膜は、複数の複雑なターゲットから作成できます。(3) 放電雰囲気に酸素または他の活性ガスを加えることによって, ターゲット材料とガス分子の混合物または化合物を作ることができます。(4) 目標入力電流とスパッタリング時間を制御できます, また、高精度の膜厚が容易に得られます。(5) 他のプロセスとの比較, それは、大面積の均一なフィルムの製造をより助長する。(6) スパッタリング粒子は重力の影響をほとんど受けません, ターゲットと基板の位置を自由に配置できます。(7) 基材とフィルム間の接着強度は 10 一般的な蒸着膜の倍, スパッタされた粒子は高エネルギーを運ぶからです, それらはフィルム形成面上で拡散し続け、硬くて緻密なフィルムが得られます. 同時に, 高エネルギーにより、基板に必要なものだけが必要になります。結晶化フィルムは低温で得ることができます。(8) 膜形成の初期段階での高い核形成密度, 10nm以下の極薄連続膜を生成できます。(9) 対象材料は寿命が長く、自動で長時間連続生産が可能です。(10) ターゲット材料はさまざまな形状に作ることができます, より良い制御と最も効率的な生産のための機械の特別な設計で.

光学コーティング
1. 耐摩耗性フィルム (映画が続く)
それが無機または有機材料で作られているかどうかに関係なく, 日常の使用で, ほこりや砂利との摩擦 (酸化ケイ素) レンズの摩耗やレンズ表面の傷の原因になります。ガラス板と比較して,
有機材料の硬度は比較的低いです, 傷がつきやすいです。顕微鏡を通して, レンズ表面の傷は主に2種類に分けられます。. 1つは砂利による引っかき傷です, 浅くて小さい, 着用者が検出するのは簡単ではありません; もう1つは、より大きな砂利によって引き起こされた引っかき傷です. , 深くて荒い, 中央エリアにいると視力に影響します.
(1) 技術特性
1) 第一世代の耐摩耗性フィルム技術
耐摩耗性フィルムは1970年代初頭に始まりました. その時, ガラスレンズは硬度が高いため、研磨が容易ではないと考えられていました。, 有機レンズは柔らかすぎて履きやすかったのですが。, 石英材料は、真空条件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します. でも, 熱膨張係数と母材の不一致による, はがしやすく、フィルムもろい, そのため、不十分な摩耗効果に耐性があります.
2) 第二世代の耐摩耗性フィルム技術
1980年代以降, 研究者は、摩耗のメカニズムが硬度だけに関係しているのではないことを理論的に発見しました. フィルム素材には、 “硬度/変形”, あれは, 一部の材料は硬度は高くなりますが、変形は少なくなります, 材料の硬度が低い, しかし、変形は大きい。第2世代の耐摩耗性フィルム技術は、硬度が高く、浸漬プロセスによって有機レンズの表面に亀裂が入りにくい材料をめっきすることです。.
3) 耐摩耗性フィルム技術の第3世代
第三世代の耐摩耗性フィルム技術は、1990年代以降に開発されました, 主に有機レンズに反射防止膜をコーティングした後の耐摩耗性の問題を解決するために..有機レンズベースの硬度と反射防止コーティングの硬度がかなり異なるため, 新しい理論では、2つの間に耐摩耗コーティングが必要であると考えています, レンズが砂でこすられたときにレンズが緩衝材として機能できるように. 傷がつきにくい第3世代の耐摩耗性フィルム素材の硬度は、反射防止フィルムとレンズベースの硬度の中間です。, 摩擦係数が低く、もろくなりにくいです。.
4) 第4世代の耐摩耗性フィルム技術
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, フランスのEssilorのTITUS硬化液には、有機マトリックスとシリコンを含む無機超微粒子の両方が含まれており、耐摩耗性フィルムを作成します。靭性を持ちながら硬度を向上させます。最も重要な最新の耐摩耗性コーティング技術は浸漬法です。, あれは, レンズは、複数回の洗浄後に硬化液に浸されます, この速度は硬化液の粘度に関係し、耐摩耗性フィルムの厚さに決定的な役割を果たします。持ち上げた後, オーブンで約 100 °Cの場合 4-5 時間, コーティングの厚さは約 3-5 ミクロン.
(2) 試験方法
耐摩耗性フィルムの耐摩耗性を判断およびテストする最も基本的な方法は、それを臨床的に使用することです。, 着用者に一定期間レンズを着用させます, レンズの摩耗を顕微鏡で観察して比較します。もちろん, これは通常、この新しいテクノロジーを正式に宣伝する前に使用される方法です。. 現在のところ, 私たちが一般的に使用する、より迅速で直感的なテスト方法は次のとおりです。:
1) フロスティングテスト
砂利で満たされた販促資料にレンズを置きます (砂利の粒径と硬度が指定されています), そして、特定の制御の下で前後にこすります。終了後, ヘイズメーターを使用して、摩擦前後のレンズの拡散反射の量をテストします, 標準レンズと比較して.
2) スチールウールテスト
指定されたスチールウールを使用して、特定の圧力と速度でレンズの表面を何度もこすります。, 次に、ヘイズメーターを使用して、摩擦の前後のレンズの拡散反射の量をテストします。, 標準レンズと比較してみてください。もちろん, 手動で行うこともできます, 同じ圧力で2つのレンズを同じ回数こすります, 次に、肉眼で観察して比較します。.
上記の2つのテスト方法の結果は、着用者による長期着用の臨床結果に比較的近いものです。.
3) 反射防止フィルムと耐摩耗フィルムの関係
レンズ表面の反射防止コーティングは、非常に薄い無機金属酸化物材料です。 (厚さ未満 1 ミクロン), 硬くて脆いガラスレンズにメッキした場合, ベースは比較的硬く、グリットが引っかかれているので, フィルム層を引っ掻くのは比較的難しい; しかし、反射防止膜が有機レンズにメッキされている場合, ベースが柔らかいので, グリットは映画にあります. レイヤーに傷が付いている, フィルムに傷が付きやすい.
したがって、, 有機レンズは、反射防止コーティングの前に耐摩耗コーティングでコーティングする必要があります, そして、2つのコーティングの硬度は一致する必要があります。.
2. 反射防止膜
(1) 反射防止コーティングが必要な理由?
1) 鏡面反射
光がレンズの前面と背面を通過するとき, 屈折するだけでなく, しかし、それも反射されます。レンズの前面で生成されたこの種の反射光は、他の人に着用者の目を見る原因になります。, しかし、彼らはレンズの表面に白い光を見るでしょう..写真を撮るとき, この種の反射は、着用者の外観にも深刻な影響を及ぼします.
2) “幽霊”
眼鏡の光学理論は、眼鏡レンズの屈折力が、観察された物体を着用者の遠方の点で鮮明な画像を形成させると信じている。. また、見る物体の光がレンズを通して偏向し、網膜に集まって像点を形成することとして説明することもできます。, 屈折レンズの前面と背面の曲率が異なるためです, ある程度の反射光があります, それらの間に内部反射光があります。内部反射光は、遠点球面の近くに虚像を生成します。, あれは, 網膜の像点の近くの虚像点これらの虚像点は、視界の明瞭さと快適さに影響を与えます.
3) グレア
すべての光学システムのように, 目は完璧ではありません. 網膜上に形成された画像はポイントではありません, しかし、あいまいな円..したがって, 2つの隣接する点の感覚は、2つの点が多かれ少なかれ重なり合うファジー円によって生成されます.2つの点の間の距離が十分に大きい限り, 網膜上の画像は2点の感覚を生み出します, しかし、2つのポイントが近すぎる場合, 2つのファジーサークルは重なり合い、1つのポイント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できます。コントラスト値は、特定の値よりも大きくする必要があります。 (知覚しきい値, に相当 1-2) 目が2つの隣接する点を区別できるようにするため.
コントラストの計算式は次のとおりです。: D =(あちらへ)/(a + b)
ここで、Cはコントラストです, 網膜上の2つの隣接する物体点によって画像化された感覚の最高値は, and the lowest value of the adjacent part is b.The higher the contrast C value, the higher the resolution of the visual system to the two points and the clearer the perception; if the two object points are very close, the lowest value of their adjacent parts is closer to the highest value, then the C value is low , Indicating that the visual system is not clear about the two points, or can’t distinguish clearly.
Let us simulate such a scene: at night, 眼鏡をかけた運転手は、2台の自転車が反対の距離で自分の車に向かって走っているのをはっきりと見ています。, 後続車のヘッドライトは、ドライバーのレンズの背面に反射します: 網膜での反射光によって形成された画像は、2つの観測点の強度を増加させます (自転車用ライト).したがって、, aセグメントとbセグメントの長さが増加します, 分母が (a + b) 増加します, しかし分子 (あちらへ) 同じまま, これにより、Cの値が減少します。コントラストが低下した結果、ドライバーは2人のサイクリストの存在を最初に感じて1つの画像に再結合します。, それらを区別する角度が突然減少するのと同じように。!
4) スループット
入射光の反射光の割合は、レンズ材料の屈折率に依存します, これは反射量の式で計算できます.
反射率の式: R =(n-1) 四角/(n + 1) 平方
NS: レンズの片面反射n: レンズ素材の屈折率
例えば, 通常の樹脂材料の屈折率は 1.50, 反射光R = (1.50-1) 四角/(1.50 + 1) 正方形= 0.04 = 4%.
レンズには2つの面があります. R1がレンズの前面の量であり、R2がレンズの背面での反射の量である場合, その場合、レンズの反射の総量はR = R1 + R2です。(R2の反射を計算するとき, 入射光は100%-R1).レンズの透過率T = 100%-R1-R2.
高屈折率レンズに反射防止コーティングがない場合、, 反射光は着用者により多くの不快感をもたらします。.
(2) 原理
反射防止コーティングは、光波と干渉現象に基づいています。同じ振幅と波長の2つの光波を重ね合わせた場合, 光波の振幅が増加します; 2つの光波が同じ起源である場合, 波長が違います, そして2つの光波が重なっている場合, それらは互いに打ち消し合います。反射防止フィルムはこの原理を使用してレンズの表面を反射防止フィルムでコーティングします。, フィルムの表面と裏面で発生した反射光が互いに干渉するように, これにより、反射光を打ち消し、反射防止効果を実現します。.
1) 振幅条件
フィルム材料の屈折率は、レンズベース材料の屈折率の平方根に等しくなければなりません。.
2) フェーズ条件
フィルムの厚さは 1/4 参照光の波長d =λ/4λ= 555nmの場合, d = 555/4 = 139nm
反射防止コーティング用, 多くの眼鏡レンズメーカーは光波を使用しています (555nmの波長) 人間の目に敏感です。コーティングの厚さが薄すぎる場合 (<139nm), 反射光は薄茶色がかった黄色に見えます, 青なら, コーティングの厚さが厚すぎることを意味します (>139nm).
コーティング反射層の目的は、光の反射を減らすことです, しかし、光の反射を実現することは不可能です。レンズの表面には常に残留色があります。, しかし、これが最良の残色です, 実際には, 標準はありません. 現在のところ, それは主に色の個人的な好みに基づいています, そしてそれのほとんどは緑です。.
また、レンズの凸面と凹面の残色の曲率が異なると、コーティング速度も異なることがわかります。, レンズの中央部分は緑色です, エッジ部分はラベンダー色などです。.
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難しいです。ガラス材料は上記の高温に耐えることができます 300 °C, 有機レンズはそれを超えると黄色に変わります 100 °Cそしてすぐに分解する.
フッ化マグネシウム (MgF2) 通常、ガラスレンズの反射防止コーティング材として使用されます. でも, フッ化マグネシウムのコーティングプロセスは、200°Cを超える温度で実行する必要があります, そうしないと、レンズの表面に取り付けることができません, だから有機レンズは使わないで.
1990年代以降, 真空コーティング技術の開発に伴い, イオンビーム衝撃技術の使用により、フィルムとレンズの組み合わせが実現しました, とフィルムの組み合わせが改善されました..さらに, 酸化チタンや酸化ジルコニウムなどの精製された高純度金属酸化物材料は、蒸発プロセスを通じて樹脂レンズの表面にメッキすることができ、優れた反射防止効果を実現します。.
以下は、有機レンズの反射防止コーティング技術の紹介です。.
1) コーティング前の準備
コーティングを受ける前に、レンズを事前に洗浄する必要があります. 洗浄要件は非常に高いです, 分子レベルに達する..洗浄タンクにさまざまな洗浄液を入れます, 超音波を使用して洗浄効果を高めます. レンズを掃除した後, 真空チャンバーに入れます. このプロセス中, 空気中のほこりやゴミがレンズの表面に付着しないように特に注意してください。最後のクリーニングは真空チャンバー内で行われます。. このプロセス中, 空気中のほこりやゴミがレンズの表面に付着しないように特別な注意を払う必要があります。最終的なクリーニングは、真空チャンバーにメッキする前に実行されます。. 真空チャンバー内に配置されたイオンガンがレンズの表面に衝撃を与えます (例えば, アルゴンイオンで). このクリーニングプロセスが完了した後, 反射防止膜のコーティングが行われます。.
2) 真空コーティング
真空蒸着プロセスにより、純粋なコーティング材料がレンズの表面に確実にめっきされます。, 同時に, 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できます。真空蒸発プロセスは、フィルム層の厚さを正確に制御できます。, 精度は最大です.
3) フィルムの硬さ
眼鏡レンズ用, フィルムの硬さは非常に重要です, レンズの重要な品質指標です。レンズの品質指標には、レンズの耐摩耗性が含まれます。, 反文化博物館, 反温度差, など。したがって。, 多くの対象となる物理的および化学的試験方法があります. 着用者の使用をシミュレートする条件下で, コーティングされたレンズのフィルム堅牢度がテストされます。これらのテスト方法には、次のものが含まれます。: 塩水試験, 蒸気試験, 脱イオン水テスト, スチールウール摩擦試験, 溶解試験, 接着試験, 温度差試験および湿度試験, 等.
3. 防汚フィルム (トップフィルム)
(1) 原理
レンズの表面が多層反射防止膜でコーティングされた後, レンズは特に汚れがちです, 汚れは反射防止膜の反射防止効果を破壊します。顕微鏡下で, 反射防止コーティングは多孔質構造であることがわかります, そのため、油汚れは反射防止コーティングに特に浸透しやすくなります。解決策は、反射防止フィルム層の上部フィルムを耐油性と耐水性でコーティングすることです。, そして、このフィルムは、反射防止フィルムの光学性能を変えないように、非常に薄くなければなりません。.
(2) プロセス
防汚フィルムの材質は主にフッ化物です, そして2つの処理方法があります, 1つは浸漬法です, もう1つは真空コーティングです, 最も一般的な方法は真空コーティングです。最も一般的に使用される方法は真空コーティングです。反射防止コーティングが完了した後, フッ化物は、蒸発プロセスを使用して反射フィルムにメッキすることができます。防汚フィルムは、多孔質の反射防止フィルム層を覆うことができます。, レンズとの水や油の接触面積を減らすことができます, 油や水滴がレンズの表面に付着しにくいように, 防水フィルムとも呼ばれます.
有機レンズ用, 理想的な表面システム処理は、耐摩耗性フィルムを含む複合フィルムである必要があります, 多層反射防止フィルムとトップフィルム防汚フィルム。通常、耐摩耗性フィルムコーティングが最も厚いです。, 約3-5mm, 多層反射防止膜の厚さは約0.3umです。, 最上層の最も薄い防汚ワックスコーティング, 約0.005-0.01mm。フランスのエシロールクリザルを取ります, 例としての複合フィルム, レンズベースは、最初に有機シリコンを使用した耐摩耗性フィルムでコーティングされています; 次にIPCテクノロジーを使用します, 反射防止膜は、イオン衝撃によってめっきされます。洗浄前の事前洗浄; 掃除後, 高硬度の二酸化ジルコニウムを使用する (ZrO2) および多層反射防止コーティングの真空コーティング用の他の材料; ついに, plate the top film with a contact angle of 110.The successful development of the diamond crystal composite film technology shows that the surface treatment technology of the organic lens has reached a new level.

If it is only for the film thickness test, the difference between vacuum coating and optical coating is:
1. 真空コーティング: Generally TiN, CrN, チック, ZrN, the thickness of electroplating is about 3~5 microns.In general, the thickness of the vacuum coating film cannot be tested on the equipment;
2. The film thickness test of the optical coating can be installed on the top of the coating machine with a film thickness tester..
The earliest is the light control test, and now the crystal control (水晶発振器) is generally used to test the thickness of the coating using the frequency of the crystal oscillator..Different film thicknesses are different.
Even if the coating machine is made in China, the film thickness tester is also made in the United States or South Korea..The model of GM USA is: MDC360C.

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