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眼鏡レンズのフィルム層について、あなたはどれくらい知っていますか?

昔の眼鏡技師たちはよく、ガラスレンズかクリスタルレンズかを尋ね、今日私たちが一般的に使っている樹脂レンズを嘲笑していました。なぜなら、彼らが初めて樹脂レンズに触れた頃は、樹脂レンズのコーティング技術が十分に発達しておらず、耐摩耗性が低い、汚れが付きやすいといった欠点があったからです。さらに、多くのメーカーや小売店がガラスレンズの在庫を抱えていたため、樹脂レンズの欠点がしばらくの間誇張されて伝えられていたという事情もありました。

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ガラスレンズは耐摩耗性と高い屈折率という利点がありますが、その重さと脆さから樹脂レンズに取って代わられました。科学技術の進歩に伴い、眼鏡レンズ製造業界で開発されたコーティング技術は、樹脂レンズの発明当初に存在した多くの問題を解決しました。この記事では、眼鏡レンズのコーティングについて簡単に紹介し、皆さんが普段使用しているレンズのコーティングとその開発の歴史をより客観的に理解していただけるように解説します。
レンズには通常、耐摩耗コーティング、反射防止コーティング、防汚コーティングの3種類のコーティングが施されています。それぞれのコーティング層は異なる原理に基づいています。一般的に、樹脂レンズとガラスレンズの地色は無色透明であり、一般的なレンズに見られる淡い色はこれらのコーティング層によって生み出されるものです。

耐摩耗性フィルム

ガラスレンズ(ガラスの主成分は無機物である二酸化ケイ素)と比較して、有機材料で作られた眼鏡レンズの表面は摩耗しやすい。顕微鏡観察で確認できる眼鏡レンズの表面の傷には2種類ある。1つは小さな砂や小石による傷である。傷は浅く小さいため、装用者への影響は少ないが、ある程度蓄積すると、傷によって引き起こされる入射光の散乱現象が装用者の視力に大きな影響を与える。もう1つは、大きな砂利やその他の硬い物体による大きな傷である。この種の傷は深く、周辺部が粗い。傷がレンズの中央にある場合、装用者の視力に影響を与える。そのため、耐摩耗フィルムが開発された。
耐摩耗フィルムも数世代にわたる開発を経てきました。その起源は1970年代に遡ります。当時、ガラスはその高い硬度ゆえに耐摩耗性に優れていると考えられていたため、樹脂レンズにも同様の耐摩耗性を持たせるために、真空コーティング法が用いられました。有機レンズの表面に石英材料の層をコーティングする方式です。しかし、2つの材料の熱膨張係数が異なるため、コーティングが剥がれやすく脆く、耐摩耗効果も良好ではありませんでした。今後10年ごとに新しい世代の技術が登場し、現在の耐摩耗コーティングは有機マトリックスと無機粒子の混合フィルム層となっています。前者は耐摩耗フィルムの靭性を向上させ、後者は硬度を高めます。この2つの適切な組み合わせにより、優れた耐摩耗効果が得られます。

反射防止コーティング

私たちが着用するレンズは平面鏡と同じで、レンズ表面に入射した光は反射します。場合によっては、レンズによる反射が着用者だけでなく、着用者を見ている人にも影響を与え、重大な安全事故につながる可能性があります。そのため、この現象による被害を防ぐために、反射防止フィルムが開発されました。

反射防止コーティングは、光の変動と干渉を利用したものです。簡単に言うと、反射防止フィルムを眼鏡レンズの表面に塗布することで、フィルムの前面と背面で発生した反射光が互いに干渉し合い、反射光が相殺されて反射防止効果が得られるという仕組みです。

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防汚フィルム

レンズ表面に反射防止コーティングを施すと、汚れが付着しやすくなります。これにより、レンズの「反射防止性能」と視認性が大幅に低下します。これは、反射防止コーティング層が微細な多孔質構造を持つため、微細な埃や油汚れがレンズ表面に付着しやすいことが原因です。この問題を解決するには、反射防止膜の上にトップフィルムをコーティングする必要がありますが、反射防止膜の性能を低下させないためには、このトップフィルムの防汚層の厚さを非常に薄くする必要があります。

優れたレンズは、これら3つの層からなる複合膜を備えているべきであり、反射防止性能を高めるために、複数の反射防止膜層が重ねられている必要がある。一般的に、耐摩耗層の厚さは3~5μm、多層反射防止膜は約0.3~0.5μm、最も薄い防汚膜は0.005μm~0.01μmである。膜の内側から外側への順序は、耐摩耗コーティング、多層反射防止コーティング、防汚膜である。


投稿日時:2022年6月8日