ОПТИЧЕСКОЕ ИЗДЕЛИЕ, СОДЕРЖАЩЕЕ ПРОСВЕТЛЯЮЩЕЕ ПОКРЫТИЕ В ВИДИМОЙ ОБЛАСТИ, ДЛЯ УСЛОВИЙ НИЗКОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ
OPTICAL PRODUCT CONTAINING AN ILLUMINATING COATING IN THE VISIBLE AREA, FOR CONDITIONS OF LOW ILLUMINATION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к оптическому изделию, в частности офтальмологической линзе, содержащей просветляющее покрытие, которое значительно снижает отражение в видимой области и учитывает особенность скотопического зрения касательно зрительной системы человека. Оптическое изделие может представлять собой, в частности, очковую линзу.
Описание предшествующего уровня техники
В настоящее время в офтальмологической отрасли просветляющие покрытия широко используются для минимизации отражения от линз с целью повышения удобства носителя, а также эстетических свойств. Как правило, главной целью просветляющей конструкции является достижение как можно более низкой отражательной способности, при этом учитывая различные ограничения, например, процесс изготовления, цветостойкость и количество слоев и т.д. Просветляющее покрытие обычно состоит из множества слоев, включающих интерференционные тонкие слои, как правило, с чередованием слоев на основе диэлектрического материала с высоким показателем преломления и диэлектрического материала с низким показателем преломления. При осаждении на прозрачную подложку задачей такого покрытия является уменьшение отражения ею света и, следовательно, увеличение пропускания ею света. Следовательно, соотношение пропускаемого света и отражаемого света покрытой таким образом подложки будет увеличено, что, таким образом, улучшает видимость объектов, расположенных за ней. Кроме того, нежелательное отражение (тени, блики) будет ограничено, в частности, в случае света, исходящего из-за спины носителя офтальмологических линз.
Если целью является достижение максимального просветляющего эффекта, тогда предпочтительным является обеспечение этим типом покрытия обеих поверхностей (передней и задней поверхностей) подложки.
Это просветляющее покрытие обычно используют в области офтальмологии. Соответственно, традиционные просветляющие покрытия предназначены и оптимизированы для уменьшения отражения на поверхности линзы в видимой области, как правило, в спектральном диапазоне от 380 нм до 780 нм.
v
В целом, традиционная очковая линза на одной из своих двух поверхностей содержит просветляющее покрытие, имеющее низкий коэффициент отражения в видимой области, например, средний коэффициент отражения света в видимой области R составляет менее 2,5%, зачастую менее 1%. Это просветляющее покрытие также имеет хороший косметический внешний вид, т. е. остаточный отраженный свет имеет приятный преобладающий цвет (как правило, цветом указанного остаточного отраженного света является зеленый цвет или синий цвет).
v
Отражательная способность зависит от длины волны, и, поскольку человеческий глаз имеет разную чувствительность к различным длинам волн, средний коэффициент отражения R света просветляющей конструкции описан следующим уравнением:
где
R(λ) представляет собой отражательную способность при длине волны λ,
V(λ) представляет собой функцию V(λ) относительной спектральной световой эффективности глаза в цветовом пространстве CIE 1931,
65
D(λ) представляет собой источник дневного света, определенный по стандарту CIE S005/E-1998.
Тем не менее, известно, что при снижении уровня освещенности зрительная система человека работает по-другому (E. Fred Schubert, Detailed Information on LEDs, Chapter 16: Human eye sensitivity and photometric quantities). Хорошо продемонстрировано, что при сниженных уровнях освещенности преобладает скотопическое зрение.
В таких условиях чувствительность человеческих глаз отличается от чувствительности при нормальных уровнях освещенности, также известной как фотопическое зрение. Более того, в зависимости от амплитуды освещения человеческий глаз использует различные рецепторы, т.е. преимущественно колбочки для дневного зрения (высокие уровни освещенности свыше 10 кд/м²), а в условиях более низкой освещенности предпочтительными становятся палочки. Более того, при ночном зрении или скотопическом зрении человеческий глаз видит только в оттенках серого. Человеческий глаз также является более чувствительным к бликам в условиях низкой освещенности или в случае скотопического зрения.
Функция относительной спектральной световой эффективности для скотопического зрения, например, хорошо описана в качестве V’(λ) в стандарте CIE в 1951 г.
v
Следовательно, до сих пор все отражающие покрытия офтальмологической линзы оптимизировались для низкого коэффициента отражения в видимой области в дневное время (где R составляет менее 2,5%, зачастую менее 1%). Измеренная величина коэффициента отражения этих отражающих покрытий на самом деле зависит, как проиллюстрировано представленным выше уравнением, от стандартного источника света D65 и от функции V(λ) относительной спектральной световой эффективности, определенной в цветовом пространстве CIE 1931. Тем не менее, эти параметры не подходят для скотопического зрения. Следует отметить, что для скотопического зрения, при котором свет является слабым, понижение отражательной способности имеет первостепенную важность.
В настоящее время для улучшения скотопического зрения или ночного зрения при использовании офтальмологических линз из предшествующего уровня техники и, в частности, из документа WO 2007/147509, известно предоставление прозрачного оптического изделия, имеющего особые характеристики поглощения, зависящие от длин волн, т. е. поглощение более 90% для длин волн менее 400 нм, поглощение более 80% для длин волн в диапазоне от 400 до 420 нм и поглощение менее 20% для длин волн более 470 нм.
В документе WO 2008/059177 также описано оптическое изделие, способное поглощать длины волн в конкретной области оптического изделия (то есть периферическое зрение) без снижения пропускания света в другой области оптического изделия. Такое оптическое изделие обеспечивает некоторую защиту от бликов, но снижает пропускание света.
Следовательно, решения, раскрытые в предшествующем уровне техники, для улучшения скотопического зрения посредством устранения бликов основаны на поглощении, которое в целом снижает пропускание света и при котором не используются просветляющие покрытия.
Следовательно, все еще необходимо предоставить новые просветляющие покрытия, имеющие очень хорошие просветляющие свойства в видимой области, подходящие как для фотопического зрения, так и для скотопического зрения, по сравнению с просветляющими покрытиями предшествующего уровня техники.
Сущность изобретения
Следовательно, целью настоящего изобретения является устранение вышеизложенных недостатков посредством стремления к разработке прозрачной офтальмологической линзы, содержащей прозрачную подложку, имеющую по меньшей мере просветляющее покрытие, которое способно снизить коэффициент отражения в видимой области как в случае фотопического зрения, так и в случае скотопического зрения, в частности, в случае скотопического зрения.
Следовательно, настоящее изобретение относится к прозрачной офтальмологической линзе, содержащей прозрачную подложку с передней основной поверхностью и с задней основной поверхностью, при этом по меньшей мере одна из основных поверхностей покрыта многослойным просветляющим покрытием, содержащим набор из по меньшей мере одного слоя с высоким показателем преломления (HI), имеющего показатель преломления, который больше или равняется 1,55, и по меньшей мере одного слоя с низким показателем преломления (LI), имеющего показатель преломления менее 1,55,
характеризующейся тем, что указанное многослойное просветляющее покрытие имеет:
- средний коэффициент отражения света в видимой области для фотопического зрения Rv, который меньше или равняется 2,5%, предпочтительно меньше или равняется 0,9%, по меньшей мере для угла падения менее 35°;
- средний коэффициент отражения света в видимой области для скотопического зрения Rv’, который меньше или равняется 0,5%, предпочтительно меньше или равняется 0,4%, по меньшей мере для угла падения менее 35°.
v
v
В контексте настоящего изобретения “средний коэффициент отражения света для дневного зрения” R (и согласно вышеупомянутому уравнению) является таким, как определено в стандарте ISO 13666:1998, и измеряется согласно стандарту ISO 8980-4, т.е. он представляет собой средневзвешенное значение спектрального отражения во всем видимом спектре от 380 до 780 нм. R обычно измеряют для угла падения, составляющего менее 35°, как правило, 30°, но он может быть рассчитан для любого угла падения.
Согласно настоящему изобретению “средний коэффициент отражения света в видимой области для скотопического зрения”, указанный как Rv’, определяют посредством следующего уравнения:
,
где
R(λ) представляет собой отражательную способность при длине волны λ,
Ilum(λ) представляет собой стандартный источник света,
V’(λ) представляет собой функцию относительной спектральной световой эффективности глаза, например, определенную в цветовом пространстве CIE 1951 для скотопического зрения вместо использования функции относительной спектральной световой эффективности глаза V(λ) в цветовом пространстве CIE 1931, как было в случае расчета Rv для фотопического зрения.
65
Стандартный источник света, используемый в данном случае, может представлять собой источники света высокой яркости, рассматриваемые в случае бликового отражения, подобные спектру дневного света, представленного обозначением D(λ), или спектру искусственного освещения, встречающему в условиях вождения, например, лампы накаливания или светодиодное освещение; или источники света низкой яркости, подобные спектру абсолютно черного тела, определенному в соответствии с температурой поверхности источника (например, лунный свет).
Более того, как проиллюстрировано на фиг. 1, при сравнении V(λ) в цветовом пространстве CIE 1931 и V’(λ) в цветовом пространстве CIE 1951 функция V(λ) относительной спектральной световой эффективности имеет гауссову форму с пиковым значением около 555 нм, тогда как функция относительной спектральной световой эффективности для скотопического зрения также имеет гауссову форму и демонстрирует четкое синее смещение с пиковым значением около 507 нм. Таким образом, функция относительной спектральной световой эффективности глаза V(λ) в цветовом пространстве CIE 1931 не подходит для скотопического зрения.
В контексте настоящего документа “угол падения” (обозначение θ) представляет собой угол, образованный лучом света, падающим на поверхность офтальмологической линзы и под прямым углом к поверхности в точке падения. Луч света представляет собой, например, освещающий источник света. Как правило, угол падения меняется от 0° (нормальное падение) до 90° (скользящее падение). Обычный диапазон изменения угла падения составляет от 0° до 75°.
Краткое описание графических материалов
Настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых:
- на фигуре 1 показаны относительная спектральная световая эффективность глаза для фотопического зрения, стандартизированная в цветовом пространстве CIE 1931, “V(λ)” и относительная спектральная световая эффективность глаза для скотопического зрения, стандартизированная в цветовом пространстве CIE 1951, “V’(λ)” в соответствии с длиной волны в видимой области [от 380 нм до 780 нм];
- на фигуре 2 показано изменение коэффициента отражения (R, %) на передней поверхности нескольких линз, изготовленных согласно разделу “Примеры” настоящей заявки, и линза согласно предшествующему уровню техники в соответствии с длиной волны в УФ-видимой области [от 280 нм до 780 нм].
Подробное описание настоящего изобретения и предпочтительных вариантов осуществления
Термины “содержать” (и любая его грамматическая вариация, такая как “содержит” и “содержащий”), “иметь” (и любая его грамматическая вариация, такая как “имеет” и “имеющий”), “состоять из” (и любая его грамматическая вариация, такая как “состоит из” и “состоящий из”) и “включать” (и любая его грамматическая вариация, такая как “включает” и “включающий”) представляют собой неограничивающие глаголы-связки. Они используются для уточнения наличия заявленных признаков, целых чисел, этапов или компонентов или их групп, но не исключают наличия или добавления одного или нескольких других признаков, целых чисел, этапов или компонентов или их групп. В результате, способ или этап в способе, которые “содержат”, “имеют”, “состоят из” или “включают” один или несколько этапов или элементов, обладают этими одним или несколькими этапами или элементами, но не ограничены обладанием только этими одним или несколькими этапами или элементами.
Если не указано иное, все числа или выражения, относящиеся к количествам ингредиентов, диапазонам, условиям реакции и т.д., в контексте настоящего документа следует понимать как варьирующиеся во всех случаях с помощью термина “приблизительно”.
Кроме того, если не указано иное, указание интервала значений “от X до Y” или “между X и Y” согласно настоящему изобретению означает включение значений X и Y.
Использование формы единственного числа, используемой совместно с термином “содержащий”, может означать “один”, но оно также совместимо со значением “один или несколько”, “по меньшей мере один” и “один или более одного”.
В настоящей заявке, если оптическое изделие содержит одно или несколько покрытий на своей поверхности, выражение “для осаждения слоя или нанесения покрытия на изделие” должно означать, что слой или покрытие осаждают на внешнюю (открытую) поверхность наружного покрытия изделия, то есть его покрытия, которое является наиболее удаленным от подложки.
Покрытие, которое должно быть расположено “на” подложке или осаждено “на” подложку, определяется как покрытие, которое (i) расположено поверх подложки, (ii) необязательно находится в контакте с подложкой, то есть одно или несколько промежуточных покрытий могут быть расположены между подложкой и указанным покрытием и (iii) необязательно полностью покрывает подложку.
В предпочтительном варианте осуществления покрытие, расположенное на подложке или осажденное на подложку, находится в непосредственном контакте с этой подложкой.
Если “слой 1 находится под слоем 2”, тогда это должно означать, что слой 2 является более удаленным от подложки, чем слой 1.
В контексте настоящего документа задняя (или внутренняя) поверхность подложки должна означать поверхность, которая при использовании изделия является ближайшей к глазу носителя. Она, как правило, представляет собой вогнутую поверхность. И наоборот, передняя поверхность подложки представляет собой поверхность, которая при использовании изделия является наиболее удаленной от глаза носителя. Она, как правило, представляет собой выпуклую поверхность.
Оптическое изделие, изготовленное согласно настоящему изобретению, представляет собой прозрачное оптическое изделие, предпочтительно линзу или заготовку линзы и более предпочтительно офтальмологические линзу или заготовку линзы. На выпуклую основную сторону (переднюю сторону), вогнутую основную сторону (заднюю сторону) или обе стороны оптического изделия может быть нанесено покрытие с применением способа по настоящему изобретению.
В целом, просветляющее покрытие оптического изделия согласно настоящему изобретению, которое будет называться “просветляющим покрытием”, может быть осаждено на любую подложку и предпочтительно на органические подложки линз, например, из термопластичных или термореактивных пластмассовых материалов.
Термопластичные материалы могут быть выбраны, например, из полиамидов; полиимида; полисульфонов; поликарбонатов и их сополимеров; поли(этилентерефталата) и полиметилметакрилата (PMMA).
Термореактивные материалы могут быть выбраны, например, из циклоолефиновых сополимеров, таких как сополимеры этилен/норборнен или этилен/циклопентадиен; гомо- и сополимеров аллилкарбонатов линейных или разветвленных алифатических или ароматических полиолов, таких как гомополимеры диэтиленгликоль-бис-(аллилкарбоната); гомо- и сополимеров (мет)акриловой кислоты и ее сложных эфиров, которые могут быть получены из бисфенола А; полимера и сополимера тио(мет)акриловой кислоты и ее сложных эфиров, полимера и сополимера сложных аллиловых эфиров, которые могут быть получены из бисфенола А или фталевых кислот и аллиловых ароматических соединений, таких как стирол, полимера и сополимера уретана и тиоуретана, полимера и сополимера эпоксида, а также полимера и сополимера сульфида, дисульфида и эписульфида и их комбинаций.
В контексте настоящего документа “(со)полимер” предназначен для обозначения сополимера или полимера. В контексте настоящего документа “(мет)акрилат” предназначен для обозначения акрилата или метакрилата. В контексте настоящего документа “поликарбонат” (PC) предназначен для обозначения либо гомополикарбонатов, либо сополикарбонатов и блок-сополикарбонатов.
В частности, просветляющее покрытие осаждено на подложку, имеющую показатель преломления, который больше или равняется 1,5. Этот тип подложки может быть изготовлен, например, из диэтиленгликоль-бис-(аллилкарбоната) (CR39).
В других вариантах осуществления просветляющее покрытие осаждено на подложку, имеющую показатель преломления, который больше или равняется 1,59. Этот тип подложки может быть изготовлен, например, из поликарбонатов, политио(мет)акрилатов, политиоуретанов, (полиэпоксидов, полиэписульфидов) или их сополимеров и их смесей.
Как упоминалось ранее, офтальмологическая линза согласно настоящему изобретению содержит прозрачную подложку с передней основной поверхностью и с задней основной поверхностью, при этом по меньшей мере одна из основных поверхностей покрыта многослойным просветляющим покрытием, содержащим набор из по меньшей мере одного слоя с высоким показателем преломления (HI), имеющего показатель преломления, который больше или равняется 1,55, и по меньшей мере одного слоя с низким показателем преломления (LI), имеющего показатель преломления менее 1,55,
характеризуется тем, что указанное многослойное просветляющее покрытие имеет:
- средний коэффициент отражения света в видимой области для фотопического зрения Rv, который меньше или равняется 2,5%, предпочтительно меньше или равняется 0,9%, по меньшей мере для угла падения менее 35°;
- средний коэффициент отражения света в видимой области для скотопического зрения Rv’, который меньше или равняется 0,5%, предпочтительно меньше или равняется 0,4%, как правило, меньше или равняется 0,3%, по меньшей мере для угла падения менее 35°.
Более того, заявитель обнаружил, что новая просветляющая конструкция по настоящему изобретению способна уделять больше внимания более коротким длинам волн, что будет снижать воспринимаемое отражение в условиях низкой освещенности для скотопического зрения. В свою очередь, общий коэффициент пропускания линзы может быть увеличен, что является особенно важным для ночного зрения. Кроме того, конструкция просветляющего покрытия по настоящему изобретению позволяет устранять блики в условиях низкой освещенности, т.е. в случае скотопического зрения.
По сути, как будет показано в примере, описанном ниже, средний коэффициент отражения света для скотопического зрения Rv’ и средний коэффициент отражения света в видимой области Rv были улучшены с помощью просветляющей конструкции по настоящему изобретению по сравнению с традиционным просветляющим набором согласно предшествующему уровню техники.
UV
Кроме того, указанное многослойное просветляющее покрытие предпочтительно имеет средний коэффициент R отражения, определенный с помощью функции W(λ), определенной согласно стандарту ISO 13666:1998, в диапазоне от 280 нм до 380 нм, составляющий менее 5% для угла падения в диапазоне от 20° до 50°.
UV
В настоящей заявке средний коэффициент R отражения в диапазоне от 280 нм до 380 нм, определенный с помощью функции W(λ), определенной согласно стандарту ISO 13666:1998, может быть определен посредством следующего уравнения:
,
где
R(λ) представляет собой коэффициент спектрального отражения линзы при заданной длине волны, и
W(λ) представляет собой весовую функцию, равную результату спектрального распределения солнечного излучения Es(λ) и функции относительной спектральной эффективности S(λ).
Спектральная функция W(λ), позволяющая рассчитать коэффициенты пропускания и/или отражения ультрафиолетового излучения, определена согласно стандарту ISO 13666:1998. Это позволяет выразить распределение ультрафиолетового солнечного излучения, нормализованное относительной спектральной эффективностью такого излучения для носителя, поскольку оно одновременно учитывает как солнечную спектральную энергию Es(λ), которая в целом излучает меньше UVB-лучей по сравнению с UVA-лучами, так и спектральную эффективность S(λ), при этом UVB-лучи являются более вредными, чем UVA-лучи.
Как упоминалось выше, многослойное просветляющее покрытие, осажденное на подложку, содержит набор из по меньшей мере одного слоя с высоким показателем преломления (HI) и по меньшей мере одного слоя с низким показателем преломления (LI).
Более предпочтительно оно содержит по меньшей мере два слоя с низким показателем преломления (LI) и по меньшей мере два слоя с высоким показателем преломления (HI). В данном случае представлен простой набор, поскольку общее количество слоев в просветляющем покрытии превышает или равняется 3, предпочтительно превышает или равняется 4 и меньше или равняется 7, более предпочтительно меньше или равняется 6, еще более предпочтительно меньше или равняется 5 и наиболее предпочтительно равняется 5 или 6 слоям.
В контексте настоящего документа слой просветляющего покрытия образован таким образом, что имеет толщину, которая больше или равняется 1 нм. Таким образом, любой слой, имеющий толщину менее 1 нм, не будет рассматриваться при подсчете количества слоев в просветляющем покрытии.
Если не указано иное, любые значения толщины, раскрытые в настоящей заявке, относятся к физическим значениям толщины.
Слои HI и слои LI необязательно должны чередоваться друг с другом в наборе, хотя они и могут согласно одному вышеописанному варианту осуществления настоящего изобретения. Два слоя HI (или более) могут быть осаждены друг на друга, а также два слоя LI (или более) могут быть осаждены друг на друга.
Тем не менее, как правило, слой, который является ближайшим к подложке, представляет собой слой HI.
x
2
x
2
x
2
В частности, лист с высоким показателем преломления (HI) расположен между указанными подложкой и первым слоем с низким показателем преломления (LI) в направлении, проходящем от указанной подложки, и содержит по меньшей мере такой(такие) материал(материалы), как SiO с x<2, TiO или SiO + TiO (т.е. лист содержит два слоя: слой на основе SiO, который прилегает к слою на основе TiO).
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения указанный лист с высоким показателем преломления, расположенный между указанными подложкой и указанным первым слоем с низким показателем преломления (LI) в направлении, проходящем от указанной подложки, является двухслойным и содержит:
x
- слой L1 из SiO с x<2, имеющий толщину от приблизительно 5 до 15 нм, который находится в непосредственном контакте с подложкой,
2
- слой L2 из TiO, имеющий толщину от приблизительно 5 до 15 нм, который находится в непосредственном контакте со слоем L1.
Предпочтительно L1 и L2 имеют физическую толщину, которая меньше или равняется 10 нм и, в частности, физическую толщину строго меньше 10 нм.
2
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения указанный лист с высоким показателем преломления, расположенный между указанными подложкой и указанным первым слоем с низким показателем преломления в направлении, проходящем от указанной подложки, представляет собой слой из TiO, имеющий толщину от приблизительно 8 до 20 нм, который находится в непосредственном контакте с подложкой.
В настоящей заявке слой просветляющего покрытия представляет собой так называемый слой с высоким показателем преломления (HI), если его показатель преломления превышает или равняется 1,55, предпочтительно превышает или равняется 1,6, еще более предпочтительно превышает или равняется 1,7, еще более предпочтительно превышает или равняется 1,8 и наиболее предпочтительно превышает или равняется 1,9. Слой просветляющего покрытия представляет собой так называемый слой с низким показателем преломления (LI), если его показатель преломления менее 1,55, предпочтительно меньше или равняется 1,50, более предпочтительно меньше или равняется 1,48 и наиболее предпочтительно меньше или равняется 1,47.
Если не указано иное, показатели преломления, указанные в настоящей заявке, представлены при 25°C и длине волны 530 нм.
2
2
2
3
3
4
2
5
2
5
2
3
3
2
3
2
5
2
3
x
Слой HI представляет собой традиционный слой с высоким показателем преломления, который широко известен в уровне техники. Он, как правило, содержит один или несколько оксидов металлов, таких как без ограничения диоксид циркония (ZrO), диоксид титана (TiO), оксид алюминия (AlO), нитрид кремния (SiN), пентаоксид тантала (TaO), оксид неодима (NdO), оксид празеодима (PrO), титанат празеодима (PrTiO), оксид лантана (LaO), оксид ниобия (NbO), оксид иттрия (YO), оксид кремния (SiO) с x<2.
2
3
2
2
3
3
4
2
3
x
Таким образом, слои HI могут дополнительно содержать диоксид кремния или другие материалы с низким показателем преломления при условии, что они имеют показатель преломления, который больше или равняется 1,55, как указано выше в настоящем документе. Предпочтительные материалы включают TiO, PrTiO, ZrO, AlO, SiN, YO, оксид кремния (SiO) с x<2 и их смеси.
2
2
x
В частности, оксиды металлов выбраны из диоксида циркония (ZrO), диоксида титана (TiO) или оксида кремния (SiO) с x<2.
2
2
2
Слой LI также широко известен и может содержать без ограничения MgF или один или несколько оксидов металлов, выбранных из диоксида кремния (SiO); или смеси диоксида кремния и оксида алюминия, при этом последний способствует повышению теплового сопротивления просветляющего покрытия. Слой с низким показателем преломления (LI) предпочтительно представляет собой слой, содержащий по меньшей мере 80% по весу диоксида кремния, более предпочтительно по меньшей мере 90% по весу диоксида кремния относительно общего веса слоя и еще более предпочтительно состоит из слоя из диоксида кремния SiO.
Необязательно слои LI могут дополнительно содержать материалы с высоким показателем преломления при условии, что показатель преломления полученного в результате слоя менее 1,55.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения наружный слой просветляющего покрытия, который соответствует слою, который является наиболее удаленным от подложки, представляет собой слой с низким показателем преломления. В частности, этот наружный слой представляет собой слой на основе диоксида кремния, содержащий предпочтительно по меньшей мере 80% по весу диоксида кремния, более предпочтительно по меньшей мере 90% по весу диоксида кремния (например, слой диоксида кремния, легированный оксидом алюминия) относительно общего веса слоя и еще более предпочтительно состоит из слоя из диоксида кремния.
В частности, наружный слой является однослойным и имеет толщину не более 100 нм, предпочтительно от 40 до 88 нм, и, в частности, от 60 до 83 нм.
Оптическое изделие по настоящему изобретению может быть выполнено антистатическим, то есть оно не сохраняет и/или не вырабатывает существенного статического заряда, посредством включения по меньшей мере одного рассеивающего заряд проводящего слоя в набор, находящийся на поверхности изделия.
Рассеивающий заряд проводящий слой должен быть достаточно тонким, чтобы не вносить изменений в прозрачность просветляющего покрытия. Электропроводящий слой предпочтительно изготовлен из электропроводящего и высокопрозрачного материала, как правило, необязательно легированного оксида металла. В этом случае его толщина предпочтительно варьируется от 1 до 15 нм, более предпочтительно от 1 до 10 нм.
2
3
2
3
2
Предпочтительно электропроводящий слой содержит необязательно легированный оксид металла, выбранный из оксидов индия, олова, цинка и их смесей. Предпочтительными являются оксид индия-олова (InO:Sn, оксид индия, легированный оловом), оксид цинка, легированный алюминием (ZnO:Al), оксид индия (InO) и оксид олова (SnO). В конкретном варианте осуществления электропроводящий и оптически прозрачный слой представляет собой слой из оксида индия-олова, известный как слой ITO, или слой из оксида олова. Как правило, слой ITO состоит из приблизительно 10% по весу оксида олова и приблизительно 90% по весу оксида индия.
Согласно варианту осуществления многослойное просветляющее покрытие согласно настоящему изобретению может содержать в направлении, проходящем от подложки:
- указанный лист с высоким показателем преломления, определенный выше;
- один слой с низким показателем преломления (LI), имеющий физическую толщину от 16 до 36 нм;
- один слой с высоким показателем преломления (HI), имеющий физическую толщину от 80 до 120 нм;
- необязательно электропроводящий слой с толщиной от 3 до 10 нм и
- один слой с низким показателем преломления (LI), имеющий физическую толщину от 68 до 88 нм.
В еще одном варианте осуществления многослойное просветляющее покрытие по настоящему изобретению может содержать в направлении, проходящем от подложки:
- указанный лист с высоким показателем преломления, определенный выше;
- один слой с низким показателем преломления (LI), имеющий физическую толщину от 21 до 31 нм;
- один слой с высоким показателем преломления (HI), имеющий физическую толщину от 85 до 110 нм;
- необязательно электропроводящий слой с толщиной от 3 до 10 нм и
- один слой с низким показателем преломления (LI), имеющий физическую толщину от 73 до 83 нм.
Различные слои просветляющего покрытия предпочтительно осаждены путем осаждения из паровой фазы под вакуумом согласно любому из следующих способов: i) путем испарения с необязательным применением ионного пучка; ii) путем ионно-лучевого распыления; iii) путем катодного распыления; iv) путем плазменного осаждения из паровой фазы; v) путем магнетронного распыления; vi) путем испарения с применением электронного пучка; vii) путем термического испарения. Эти различные способы описаны в следующих документах для ссылки: “Thin Film Processes” и “Thin Film Processes II”, под редакцией Vossen и Kern, Academic Press, 1978 г. и 1991 г. соответственно. Особенно рекомендуемым способом является термическое выпаривание под действием вакуума или испарение с применением электронного пучка под вакуумом.
Перед осаждением просветляющего покрытия на подложку последняя может быть подвергнута физической или химической обработке, активирующей поверхность, для усиления адгезионной способности просветляющего покрытия. Такую предварительную обработку, как правило, проводят под вакуумом. Она может представлять собой облучение c применением энергетических и/или активных частиц, например, c применением ионного пучка (“ионная предварительная очистка” или “IPC”) или c применением электронного пучка, обработку коронным разрядом, обработку путем ионного расщепления, обработку ультрафиолетовым излучением или плазменную обработку под вакуумом, как правило, с использованием кислородной или аргоновой плазмы. Она также может представлять собой кислотную или основную обработку и/или обработку с помощью растворителя (вода, пероксид водорода или любой органический растворитель).
Следовательно, настоящее изобретение предусматривает офтальмологическое изделие, имеющее просветляющее покрытие с улучшенной концепцией, содержащее набор, состоящий из тонких слоев, толщина и материалы которых были выбраны таким образом, чтобы получить удовлетворительные просветляющие характеристики в видимой области в условиях скотопического и фотопического зрения.
Кроме того, многослойное просветляющее покрытие офтальмологической линзы по настоящему изобретению также имеет эстетический внешний вид.
Более того, остаточный отраженный от указанного многослойного просветляющего покрытия свет имеет цветность C*, определенную в колориметрическом пространстве CIE L*a*b*, которая для угла падения (θ) 30° меньше или равняется 15, предпочтительно меньше или равняется 12.
Кроме того, остаточный отраженный свет имеет цветовой оттенок (h), определенный в колориметрическом пространстве CIE L*a*b*, от 20° до 60° (оранжевый цвет) для угла падения (θ) 30°.
Еще одним эстетическим аспектом изобретения является показатель желтизны (YI). Если YI света, проходящего сквозь офтальмологическую линзу, низкий, восприятие цвета будет очень приятным для носителя. В ином случае цвета будут казаться немного измененными.
Настоящее изобретение предусматривает офтальмологические линзы с показателем желтизны пропускаемого света, измеренным с помощью международной колориметрической системы CIE (угол наблюдения 10°), который меньше или равняется 6, предпочтительно меньше или равняется 3, более предпочтительно меньше или равняется 2.
Предпочтительно задняя основная поверхность и передняя основная поверхность офтальмологической линзы покрыты аналогичным указанным многослойным просветляющим покрытием или покрытием, отличным от указанного многослойного просветляющего покрытия. Многослойные просветляющие покрытия передней поверхности и задней поверхности в действительности могут быть одинаковыми или отличными.
Например, задняя поверхность оптического изделия может быть покрыта просветляющим покрытием, которое более эффективно в условиях скотопического и/или фотопического зрения, чем покрытие передней поверхности подложки (в соответствии с вышеописанными характеристиками).
Просветляющее покрытие может быть осаждено непосредственно на непокрытую подложку. В некоторых формах применения предпочтительно, чтобы основная поверхность подложки была покрыта одним или несколькими функциональными покрытиями перед осаждением просветляющего покрытия по настоящему изобретению. Эти функциональные покрытия, традиционно применяемые в оптике, могут представлять собой без ограничения ударопрочный грунтовочный слой, устойчивое к истиранию покрытие и/или стойкое к механическим контактным повреждениям покрытие, поляризационное покрытие, фотохромное покрытие, тонирующее покрытие или подслой.
Как правило, передняя и/или задняя основные поверхности подложки, на которые будет осаждено просветляющее покрытие, покрыты ударопрочным грунтовочным слоем, износостойким и/или стойким к образованию царапин покрытием или ударопрочным грунтовочным слоем, покрытым износостойким и/или стойким к образованию царапин покрытием.
Нейтрализующее УФ-излучение просветляющее покрытие по настоящему изобретению предпочтительно осаждено на износостойкое и/или стойкое к образованию царапин покрытие. Износостойкое и/или стойкое к механическим контактным повреждениям покрытие может представлять собой любой слой, традиционно применяемый в качестве устойчивого к износу и/или стойкого к образованию царапин покрытия в области офтальмологических линз.
Перед осаждением устойчивого к истиранию и/или стойкого к механическим контактным повреждениям покрытия может быть нанесено грунтовочное покрытие на подложку для улучшения ударопрочности и/или адгезионной способности последовательных слоев в конечном продукте. Это покрытие может представлять собой любой ударопрочный грунтовочный слой, традиционно применяемый в прозрачном полимерном материале для таких изделий, как офтальмологические линзы.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения просветляющее покрытие осаждено на подслой. Следует отметить, что такой подслой просветляющего покрытия не относится к просветляющему покрытию.
В контексте настоящего документа подслой просветляющего покрытия или адгезионный слой предназначены для обозначения относительно толстослойного покрытия, применяемого для улучшения механических свойств, таких как устойчивость к истиранию и/или стойкость к образованию царапин, указанного покрытия и/или для усиления его сцепления с подложкой или с нижележащим покрытием.
Оптическое изделие согласно настоящему изобретению может также содержать покрытия, образованные на просветляющем покрытии и способные изменять его поверхностные свойства, такие как гидрофобные, олеофобные и/или гидрофильные покрытия (противообрастающее, противотуманное, защищающее от дождя, антикоррозионное наружное покрытие). Эти покрытия предпочтительно осаждены на наружный слой просветляющего покрытия.
Как правило, офтальмологическая линза согласно настоящему изобретению содержит подложку, задняя поверхность которой последовательно покрыта износостойким и стойким к механическим контактным повреждениям слоем, просветляющим покрытием согласно настоящему изобретению и гидрофобным, олеофобным и/или гидрофильным покрытием. Офтальмологическая линза согласно настоящему изобретению предпочтительно представляет собой офтальмологическую линзу для очков (очковая линза) или заготовку для офтальмологических линз.
Передняя поверхность подложки оптического изделия может быть последовательно покрыта устойчивым к истиранию слоем и/или стойким к механическим контактным повреждениям слоем, просветляющим покрытием, которое может присутствовать или не присутствовать, просветляющим покрытием согласно настоящему изобретению и гидрофобным, олеофобным и/или гидрофильным покрытием.
V
В одном варианте осуществления оптическое изделие согласно настоящему изобретению не поглощает или почти не поглощает в видимом диапазоне, что в контексте настоящей заявки означает, что его коэффициент пропускания в видимом диапазоне τ, также называемый коэффициентом относительного пропускания в видимом диапазоне, превышает 90%, более предпочтительно превышает 95%, еще более предпочтительно превышает 96% и наиболее предпочтительно превышает 97%.
V
Коэффициент τ следует понимать как определенный в соответствии с международным стандартизированным определением (стандарт ISO 13666:1998) и его измеряют согласно стандарту ISO 8980-3. Его определяют в диапазоне длин волн от 380 до 780 нм.
Предпочтительно поглощение света изделием, покрытым согласно настоящему изобретению, меньше или равняется 1%.
Следующие примеры более подробно иллюстрируют настоящее изобретение, но не ограничивают его.
ПРИМЕРЫ
1. Общие процедуры
Оптические изделия согласно настоящему изобретению разрабатывали с целью достижения минимального Rv’, изготавливали и тестировали.
2
2
Оптические изделия, используемые в примере, согласно настоящему изобретению содержат подложку линзы, имеющую диаметр 65 мм, показатель преломления 1,50 (при изготовлении из CR39), 1,60 (при изготовлении из MR8) или 1,67 (при изготовлении из MR7) и оптическую силу -2,00 диоптрии, покрытую слоем твердого покрытия, показатель преломления которого совпадает с нижележащей подложкой, и передняя поверхность которой покрыта просветляющим покрытием по настоящему изобретению (см. таблицу 1). Для линз 1—3 лист HI, который является ближайшим к подложке, является двухслойным и состоит из первого слоя L1 из SiO и второго слоя из TiO. Для линзы 4 лист HI, который является ближайшим к подложке, представляет собой один слой из TiO.
2
С целью сравнения изготавливали еще одно оптическое изделие с просветляющим покрытием согласно предшествующему уровню техники. Эта сравнительная линза содержит подложку линзы, имеющую диаметр 65 мм, показатель преломления 1,50 (при изготовлении из CR39) и оптическую силу -2,00 диоптрии, покрытую слоем твердого покрытия, показатель преломления которого совпадает с нижележащей подложкой, и передняя поверхность которой покрыта просветляющим покрытием согласно предшествующему уровню техники (см. таблицу 1). Лист HI, который является ближайшим к подложке, представляет собой один слой из ZrO. Далее в настоящем документе эта линза называется “сравн. линзой”.
Таблица 1
Слой
Показатель прелом-ления
Линза 1
Линза 2
Линза 3
Линза 4
Слой
Сравн.линза
Среда
Воздух
1
Воздух
1
SiO<sub>2</sub>
1,47467
77,79
78,9
78,9
78,91
SiO<sub>2</sub>
86,66
2
ITO
2,14052
7,07
6,8
6,8
6,8
ITO
--
3
ZrO<sub>2</sub>
2,02727
92,19
90,9
90,9
90,85
ZrO<sub>2</sub>
82,65
4
SiO<sub>2</sub>
1,47467
34,27
26
26
26,01
SiO<sub>2</sub>
18,96
5
TiO<sub>2</sub>
2,204
7,83
9,9
9,9
11,51
ZrO<sub>2</sub>
32,14
6
SiO
1,70931
9,47
9,1
9,1
--
SiO
--
Подложка с твердым покрытием
1,50(CR-39)
1,60(MR8)
1,67(MR7)
1,60(MR8)
1,50(CR-39)
Слой ITO (оксид индия, легированный оловом) состоит из 90% оксида индия.
Слои просветляющего покрытия осаждали при нагревании подложек путем испарения под вакуумом (источник-испаритель: электронная пушка).
Конструкция для осаждения представляет собой устройство Leybold 1104, оснащенное электронной пушкой для испарения оксидов и снабженное ионной пушкой (Mark II) для предварительной фазы с целью подготовки поверхности подложки с помощью ионов аргона или кислорода (IPC).
Толщину слоев контролировали посредством кварцевых микровесов. Спектральные измерения проводили на устройстве Cary6 от Agilent technologies.
2. Процедура тестирования
Способ изготовления оптических изделий “линза 1—4” и “сравн. линза” включает этап помещения подложки с твердым покрытием в устройство для осаждения, этап активации поверхности подложки с помощью ионного пучка, прекращения воздействия ионизирующего излучения, затем последовательного осаждения различных слоев просветляющего покрытия путем последовательных испарений и, наконец, этап вентилирования.
3. Результаты
Полученные структурные характеристики и оптические характеристики “линза 1—4” и “сравн. линзы” подробно приведены далее в настоящем документе. Кривые отражения в диапазоне от 280 до 780 нм некоторых изготовленных изделий проиллюстрированы на фиг. 2.
v
v’
Средние значения коэффициента отражения относятся к передней поверхности. Коэффициенты R и R определяли для угла падения (θ) 30°, и колориметрические коэффициенты оптического изделия по настоящему изобретению в международной колориметрической системе CIE L*,a*,b*, цветность (C*) и цветовой оттенок (h*) рассчитывали в диапазоне от 380 до 780 нм с учетом стандартного источника света D65 под углом падения 30° и углом наблюдения (углом 10°) (для всех примеров). Показатель желтизны пропускаемого света (угол наблюдения 10°) также регистрировали (см. таблицу 2).
Таблица 2
Линза 1
Линза 2
Линза 3
Линза 4
Сравн. линза
L*
4,94
7,39
8,23
6,45
7,96
C*
12,7
11,8
12,3
10,8
11,48
h°
36
50
53
36
145
Показатель желтизны
1,15
0,73
2,08
2,01
1,21
Rv’ (скотопическое зрение)
0,17
0,44
0,50
0,41
0,93
Rv (фотопическое зрение)
0,58
0,86
0,95
0,74
0,89
Ruv
1,18
2,4
2,42
3,96
15,07
Линзы 1—4 согласно вышеприведенному примеру обладают очень хорошими просветляющими свойствами в видимой области как в случае фотопического зрения, так и в случае скотопического зрения по сравнению с просветляющими линзами предшествующего уровня техники. Более того, значения Rv и Rv’ для линз 1—4 согласно настоящему изобретению ниже, чем для сравнительной линзы. В частности, Rv’ просветляющего покрытия согласно настоящему изобретению является чрезвычайно низким, составляет менее приблизительно 0,5%, с минимальным значением для линзы 1, составляющим 0,17%, как показано в таблице 2, что является очень перспективным для ночного зрения и связанных с ночной деятельностью форм применения.