Úpravy brýlových čoček LF MU Brno Brýlová technologie Struktura prezentace • Rozdělení úprav brýlových čoček – Tenké vrstvy • Antireflexní vrstva • Reflexní vrstva • Hydrofobní vrstva • Absorpční vrstva • Tvrzení • Fototropní vrstvy – Zušlechťující hmoty • Tvrzení • Barvení • Fototropie • UV filtr • Tenčení 2 Funkce úprav čoček • Optimalizace optických a mechanických vlastností • Úpravy brýlových čoček můžeme rozdělit na dvě skupiny: – Tenké vrstvy – Zušlechťující hmoty • Možnosti úprav brýlových čoček jsou také závislé na jejich základním materiálu 3 Možnosti úprav brýlových čoček dle materiálu 4 Tenké vrstvy • Antireflexní vrstva • Reflexní vrstva • Hydrofobní vrstva • Absorpční vrstva • Tvrzení • Fototropní čočky 5 Antireflexní vrstva • Hlavní úlohou AR vrstvy je zvýšení propustnosti (transmise) světla brýlovou čočkou • Vidění mohou ovlivňovat tyto typy reflexů: – Vnitřní – při šikmém dopadu na pupilu – Rohovkové – odrazy mezi rohovkou a brýlovou čočkou – Vnější – odrazy od předních optických ploch 6 Reflex na brýlové čočce • n = 1,5 • R = 0,04 = 4% • CR = 8 % • n = 1,9 • R = 0,09 = 9% • CR = 18% 7 Fyzikální princip AR • Díky jevu, který nazýváme interference, jsme schopni, za určitých podmínek, snížit reflexi • Fázová podmínka – Světlo odražené na přední a zadní ploše musí mít opačnou fázi • d = vlnová délka/4n • Amplitudová podmínka – Odrazivost na obou vrstvách se musí rovnat • nv = V ns 8 Fázová podmínka 9 Technologie AR • Existují tyto způsoby nanášení AR: – Tepelné vakuové napařování – Plazmatické – Iontové 10 Tepelné vakuové napařování • Elektrickým odporem • Proudem elektronů (electron beam gun) 11 Plazmatické vakuové napařování • Plasmu produkuje elektromagnetické pole • Není nutné nahřívat čočky a kalotu • Přilnutí napařovaného materiálu je pevnější 12 Iontové vakuové napařování • Nejefektivnější způsob • Pevné napaření • Úhel proudu iontů se může měnit 13 Reflexní vrstva • Nanesením reflexní vrstvy snižujeme propustnost světla ve viditelné oblasti, tím že navyšujeme odrazivost • Index lomu reflexní vrstvy je vyšší, obvykle se používají kovy (stříbro, hliník, rhodium) • Část světla je kovem absorbována a mění se na teplo 14 Odrazivost reflexní vrstvy • Odrazivost reflexní vrstvy je závislá na dvou optických veličinách (index lomu n a index absorpce k) • Platí vztah: R = (n-1)2 + k(n+1) + k2 15 Hydrofobní vrstva • Je součástí antireflexních vrstev • AR vrstva není hladká, obsahuje malé krystalické plochy – to usnadňuje usazení nečistot • Pokud se kapka vody na povrchu čočky rozlije na velkou plochu, jedná se o povrch smáčivý • Hydrofobní vrstva je nesmáčivá 16 Hydrofobní a AR vrstva 17 Nanesení hydrofobní vrstvy lakováním • Čočky jsou ponořené do silikonového laku a následně vyjmuty a osušeny • Vrstva je nyní nestejnorodá • Následuje ponoření do směsi rozpouštědel a ruční vyleštění speciální tkaninou • Povrch je pak dokonale stejnorodý 18 Nanesení vrstvy vakuovým napařováním • Nanesení technologií vakuového napařování na konci procesu vakuového napařovaná AR • Zde není nutné následné leštění 19 Absorpční vrstvy • Snižují propustnost viditelného záření v celém jeho spektrálním rozsahu • Většinou se jedná o šedé, hnědé nebo zelené barvy • Většinou se nanáší na přední plochu brýlové čočky 20 Technologie nanášení absorpční vrstvy • Na minerální čočky probíhá nanášení ve speciálních vakuových komorách • Čočky se umístí do dutého válce • Z rozžhaveného vypařovacího zdroje se odpaří potřebná látky (chróm, křemík, oxidy kovů), která se usazuje na povrchu brýlových čoček • Povrch čoček musí být perfektně očištěn 21 Tvrzení • První generace již v roce 1970 vakuovým napařením molekul křemíku (tzv. quartzing) – problém s roztažností • 1975 – použití tekutého polysiloxanu nebo akrylu • Metody: – Dip coating – Spin coating – Ve formě – Vakuovým napařováním 22 Dip coat • Index matching • Primer – u vysokoindexových čoček • Celkem 45 minut • Pak 2-3 hodiny v peci polymerizace 23 Spin coat • Jedna strana čočky se lakuje asi 5 minut • Měkčí než dip coat • Chová se jako houba – je možné lak barvit • Použití u polotovarů 24 Tvrzení ve formě • Do rozehřáté formy se vloží silikonový vak s aktivovaným tvrdícím lakem • Pak se do formy vstříkne termoplast (např. polykarbonát) 25 Vakuové tvrzení • Nanášení atomů křemíku metodou PVD, LP-CVD (low pressure chemical vapor deposition) nebo PECVD (plasma-enhanced CVD) 26 Fototropní vrstvy • Nanáší se na přední stranu brýlové čočky (transition) • Reagují na UV-A záření • Intenzita fotoreakce závisí na teplotě • Čočky nejsou nikdy obarvené • Spirooxazinové molekuly se aplikují imbibicí 27 Zušlechťující hmoty • Tvrzení • Barvení • Fototropie • UV-filtr 28 Tvrzení • Jedná se o tvrzení anorganických čoček • Proti rozbití • Existují dva typy tvrzení: – Tepelné – Chemické 29 Tepelné tvrzení • Nízké náklady • Vysoká rychlost procesu • Možný vznik deformací uvnitř materiálu • Nelze tvrdit fototropní čočky 30 Technologie tepelného tvrzení • Materiál se rozehřeje na vysokou teplotu až 700°C • Následuje prudké ochlazení proudem vzduchu a ponoření do chladící kapaliny • Tímto teplotním šokem dojde ke zpevnění vnitřních struktur čočky • Nutná je minimální centrální tloušťka 2 mm 31 Chemické tvrzení • Odolnější tvrzení • Možné i u fototropních čoček • Nevýhodou je vznik toxických plynů 32 Technologie chemického tvrzení • Čočky se ponoří do lázně roztaveného dusičnanu draselného (KNO3) s malým množstvím kyseliny křemičité (0,5%) • Teplota lázně se udržuje na teplotě 450°C • Doba ponoření čoček je zhruba 16 hodin • Během ponoření v lázni dochází k výměně iontů sodíku a draslíku (Na ven, K dovnitř) 33 Barvení • Difúzní pronikání barviva do molekulární struktury plastické hmoty • Nejčastěji se používají textilní barviva (1g se rozpustí v 1l vody) • Speciální barvivo pohlcuje UV záření • Minerální čočky mají omezené možnosti barvení (hnědá, šedá) 34 Fototropní čočky • Do skloviny se přidávají halogenidy stříbra • Reakce je aktivována působením UV-světla • Výhodou je, že čočky nejeví větší známku únavy reakce 35 UV-filtr • Minerální čočka filtruje UV světlo do 320-350 nm • Organické čočky filtruje UV světlo do 350-380 nm • Polykarbonát filtruje světlo do 385 nm 36 Tenčení • Čočky vyrobené z vysokoindexového materiálu zvyšují lomivost paprsku • Index lomu čočky se zvyšuje přimícháním přísad do základní skloviny 37 Děkuji za pozornost • Literatura: – Najman, L.: Dílenská praxe očního optika, Brno: IDVPZ, 2001 – Rutrle, M.: Brýlová technika, estetika a přizpůsobování brýlí, Brno IDVPZ, 2001 – Polášek, J.: Technický sborník oční optiky, Praha: SNTL, 1975 – Mojžíšová, M.: Brýlové čočky, bakalářská práce, LF MU Brno, 2008 – Veselý, P. a kol.: Konvenční a FF technologie výroby brýlových čoček, Elportál, LF MU Brno 38