Lente oftálmica que comprende una base de material polimérico con un recubrimiento con una estructura multicapa interferencial antireflejante, antiiridiscente y con filtro IR.

Lente oftálmica que comprende una base de material polimérico con un recubrimiento con una estructura multicapa interferencial antireflejante, antiiridiscente y con filtro IR. Lente oftálmica con una estructura multicapa que comprende una interfase, una primera capa

(de 91-169nm) con un índice de refracción superior a 1,8, una segunda capa (de 128-248nm) con un índice de refracción inferior a 1,65, una tercera capa (de 73-159nm) con un índice de refracción superior a 1,8 y una cuarta capa (de 40-138nm) con un índice de refracción inferior a 1,8. El espesor total de la estructura multicapa es menor de 600nm. La estructura puede tener capas intermedias con índices de refracción intermedios, en cuyo caso el doblete formado por dos capas adyacentes que cumplen los espesores anteriores es sustituido por un triplete de tal manera que el espesor y el espesor óptico del triplete difieren de los del doblete en menos de un 5%, respectivamente.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201331729.

Solicitante: INDO OPTICAL S.L.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: DURSTELER LOPEZ,JUAN CARLOS, VILAJOANA MAS,ANTONI, CASANELLAS PEÑALVER,GLORIA, RIGATO,Franco, ARTUS COLOMER del VALLÈS,Pau.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Elementos ópticos caracterizados por la sustancia... > G02B1/11 (Revestimientos antirreflejantes)
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Lente oftálmica que comprende una base de material polimérico con un recubrimiento con una estructura multicapa interferencial antireflejante, antiiridiscente y con filtro IR.

Fragmento de la descripción:

Campo de la invención

La invención se refiere a una lente oftálmica que comprende una base de material polimérico con un recubrimiento con una estructura multicapa interferencial.

Estado de la técnica

Es conocida la tecnología de las estructuras multicapas para crear efectos interferenciales en las superficies ópticas.

En el campo de lentes oftálmicas, es habitual el uso de estructuras multicapas interferenciales para crear superficies antireflejantes o reflejantes de distintas intensidades y colores residuales, habitualmente antireflejantes de color verde con porcentajes de reflexión de luz visible inferiores al 2,5%, o incluso inferiores al 1,5% por cada superficie que incluya una estructura multicapas.

También es conocido el uso de tratamientos para filtrar un porcentaje de la radiación IRA (infrarroja A) o azul selectivamente. Sin embargo, el filtrado de la luz IR requiere de soluciones complejas que no son fácilmente aplicables a lentes transparentes y sin coloración. En concreto, se pueden aplicar capas de metales que absorben o ayudan a reflejar parte de la radiación IRA pero estos materiales absorben a la vez luz visible, con lo que no permiten obtener lentes de alta transmitancia visible con estas prestaciones.

Existen filtros interferenciales (por ejemplo los del tipo heat mirror) que se utilizan en aplicaciones para óptica de precisión sobre lente mineral, y permiten reducir la

transmitancia de la radiación IRA a la vez que mantienen una elevada transmitancia visible: estos filtros tienen una estructura multicapas con entre 40 y 100 capas y presentan un espesor total superior a 1000 nm (nanómetros), Estos filtros están diseñados específicamente para un cierto ángulo de incidencia de la radiación incidente, por lo que si varia el ángulo presentan los típicos efectos de iridiscencia. Además, estos tratamientos suelen presentar una ligera coloración residual que, en comparación con las lentes antireflejantes, los hace poco atractivos estéticamente.

Exposición de la invención

La invención tiene por objeto superar estos inconvenientes. Esta finalidad se consigue mediante una lente oftálmica del tipo indicado al principio caracterizada porque la estructura multicapa comprende:

- una interfase, orientada hacia la base, de un material del grupo formado por SiOx, SiO2, Cr, Ni/Cr, SnO2, Al2O3, AlN, ZnO, SiO/Cr, SiOx/Al2O3, ITO, MoO3, con un espesor comprendido entre los 0 y los 150 nm, preferentemente comprendido entre los 5 y los 25 nm

- una primera capa de alto índice de refracción, de un material del grupo formado por óxidos, nitruros u oxinitruros de Zr, Ti, Sb, In, Sn, Ta, Nb, Hf y mezclas de los anteriores, con un índice de refracción nD superior a 1,8,

- una segunda capa de bajo índice de refracción, de un material del grupo formado por SiO2, MgF2, Al2O3, LaF3 y mezclas de los anteriores, con un índice de refracción nD inferior a 1,65,

- una tercera capa de alto índice de refracción de un material del grupo formado por óxidos, nitruros u oxinitruros de Zr, Ti, Sb, In, Sn, Ta, Nb, Hf y mezclas de los anteriores, con un índice de refracción nD superior a 1,8,

- una cuarta capa, de un material del grupo formado por Si02, MgF2, Al203, LaF3 y mezclas de los anteriores, con un índice de refracción nD inferior a 1,8,

donde entre la interfase y la primera capa de alto índice de refracción hay una primera capa intermedia de índice de refracción nD inferior a 1,8 y con un espesor comprendido entre 0 y 160 nm,

donde entre la primera capa de alto índice de refracción y la segunda capa de bajo índice de refracción hay una segunda capa intermedia de índice de refracción nD comprendido entre 1,65 y 1,8 y con un espesor comprendido entre 0 y 100 nm,

donde entre la segunda capa de bajo índice de refracción y la tercera capa de alto índice de refracción hay una tercera capa intermedia de índice de refracción nD comprendido entre 1,65 y 1,8 y con un espesor comprendido entre 0 y 110 nm,

donde el espesor total de la estructura multicapa es como máximo 600 nm, medido desde el inicio de la interfase hasta el final de la cuarta capa, y

donde, en el caso de no haber ninguna de dichas capas intermedias, el espesor de dicha primera capa de alto índice de refracción está comprendido entre 91 y 169 nm, preferentemente entre 101 y 159 nm, el espesor de dicha segunda capa de bajo índice de refracción está comprendido entre 128 y 248 nm, preferentemente entre 138 y 240 nm, el espesor de dicha tercera capa de alto índice de refracción está comprendido entre 73 y 159 nm, preferentemente entre 83 y 147 nm, y el espesor de dicha cuarta capa está comprendido entre 40 y 138 nm,

y, en el caso de haber alguna de dichas capas intermedias, se cumple que:

- se sustituye el doblete formado por la primera capa de alto índice de refracción y la segunda capa de bajo índice de refracción que cumplen dichos espesores por un triplete formado por una primera capa intermedia, una primera capa de alto índice de refracción y una segunda capa de bajo índice de refracción tales que el espesor de dicho triplete difiere del espesor de dicho doblete en menos de un 5%, y tales

que el espesor óptico de dicho triplete difiere del espesor óptico de dicho doblete en menor de un 5%,

y/o

- se sustituye el doblete formado por la primera capa de alto índice de refracción y la segunda capa de bajo índice de refracción que cumplen dichos espesores por un triplete formado por una primera capa de alto índice de refracción, una segunda capa intermedia y una segunda capa de bajo índice de refracción tales que el espesor de dicho triplete difiere del espesor de dicho doblete en menos de un 5%, y tales que el espesor óptico de dicho triplete difiere del espesor óptico de dicho doblete en menor de un 5%,

y/o

- se sustituye el doblete formado por la segunda capa de bajo índice de refracción y la tercera capa de alto índice de refracción que cumplen dichos espesores por un triplete formado por una segunda capa de bajo índice de refracción, una tercera capa intermedia y una tercera capa de alto índice de refracción tales que el espesor de dicho triplete difiere del espesor de dicho doblete en menos de un 5%, y tales que el espesor óptico de dicho triplete difiere del espesor óptico de dicho doblete en menor de un 5%.

Efectivamente, de esta manera se consigue una estructura multicapa que refleja un porcentaje significativo de la radiación infrarroja a la vez que mantiene las propiedades antireflejantes en el visible, con una limitada dispersión angular en el reflejo residual, mediante la adaptación de la tecnología estándar de filtros antireflejantes.

Existen en el mercado multicapas para productos oftálmicos que son antireflejantes, con filtro infrarrojo o que limiten la dispersión angular en el reflejo residual, pero no una solución que agrupe estas cuatro características en el mismo tratamiento con un espesor total de menos de 600 nm. Ello es debido a que cada uno de los efectos

deseados se consigue a base de incluir un grupo de capas específicamente diseñado para cumplir con la función específica en cuestión (antireflejante, filtro IR o limitador de la dispersión angular en el reflejo residual). De esta manera, el total de la estructura multicapas tiene una pluralidad de capas y un elevado espesor. Este elevado espesor produce efectos mecánicos secundarios (estrés residual, agrietamiento, delaminación) que, si bien se mantienen dentro de unos valores asumibles en el caso de lentes minerales de óptica de precisión, son inaceptables en el caso de lentes oftálmicas de base orgánica. Incluso aunque se reduzca la cantidad de luz IRA filtrada, se continúa necesitando...

 


Reivindicaciones:

1 - Lente oftálmica que comprende una base de material polimérico con un recubrimiento con una estructura multicapa interferencial, caracterizada porque dicha estructura multicapa comprende:

- una interfase, orientada hacia la base, de un material del grupo formado por SiOx, SiO2, Cr, Ni/Cr, SnO2, AhO3, AlN, ZnO, SiO/Cr, SiOx/Al2O3, ITO, MoO3, con un espesor comprendido entre los 0 y los 150 nm, preferentemente comprendido entre los 5 y los 25 nm

- una primera capa de alto índice de refracción, de un material del grupo formado por óxidos, nitruros u oxinitruros de Zr, Ti, Sb, In, Sn, Ta, Nb, Hf y mezclas de los anteriores, con un índice de refracción nD superior a 1,8,

- una segunda capa de bajo índice de refracción, de un material del grupo formado por SiO2, MgF2, Al2O3, LaF3 y mezclas de los anteriores, con un índice de refracción nD inferior a 1,65,

- una tercera capa de alto índice de refracción de un material del grupo formado por óxidos, nitruros u oxinitruros de Zr, Ti, Sb, In, Sn, Ta, Nb, Hf y mezclas de los anteriores, con un índice de refracción nD superior a 1,8,

- una cuarta capa, de un material del grupo formado por SiO2, MgF2, Al2O3, LaF3 y mezclas de los anteriores, con un índice de refracción nD inferior a 1,8,

donde entre la interfase y la primera capa de alto índice de refracción hay una primera capa intermedia de índice de refracción nD inferior a 1,8 y con un espesor comprendido entre 0 y 160 nm,

donde entre la primera capa de alto índice de refracción y la segunda capa de bajo índice de refracción hay una segunda capa intermedia de índice de refracción nD comprendido entre 1,65 y 1,8 y con un espesor comprendido entre 0 y 100 nm,

donde entre la segunda capa de bajo índice de refracción y la tercera capa de alto índice de refracción hay una tercera capa intermedia de índice de refracción nD comprendido entre 1,65 y 1,8 y con un espesor comprendido entre 0 y 110 nm,

donde el espesor total de dicha estructura multicapa es como máximo 600 nm, medido desde el inicio de la interfase hasta el final de la cuarta capa, y

donde, en el caso de no haber ninguna de dichas capas intermedias, el espesor de dicha primera capa de alto índice de refracción está comprendido entre 91 y 169 nm, preferentemente entre 101 y 159 nm, el espesor de dicha segunda capa de bajo índice de refracción está comprendido entre 128 y 248 nm, preferentemente entre 138 y 240 nm, el espesor de dicha tercera capa de alto índice de refracción está comprendido entre 73 y 159 nm, preferentemente entre 83 y 147 nm, y el espesor de dicha cuarta capa está comprendido entre 40 y 138 nm,

y, en el caso de haber alguna de dichas capas intermedias, se cumple que:

- se sustituye el doblete formado por la primera capa de alto índice de refracción y la segunda capa de bajo índice de refracción que cumplen dichos espesores por un triplete formado por una primera capa intermedia, una primera capa de alto índice de refracción y una segunda capa de bajo índice de refracción tales que el espesor de dicho triplete difiere del espesor de dicho doblete en menos de un 5%, y tales que el espesor óptico de dicho triplete difiere del espesor óptico de dicho doblete en menor de un 5%,

y/o

- se sustituye el doblete formado por la primera capa de alto índice de refracción y la segunda capa de bajo índice de refracción que cumplen dichos espesores por un

triplete formado por una primera capa de alto índice de refracción, una segunda capa intermedia y una segunda capa de bajo índice de refracción tales que el espesor de dicho triplete difiere del espesor de dicho doblete en menos de un 5%, y tales que el espesor óptico de dicho triplete difiere del espesor óptico de dicho 5 doblete en menor de un 5%,

y/o

- se sustituye el doblete formado por la segunda capa de bajo índice de refracción y 10 la tercera capa de alto índice de refracción que cumplen dichos espesores por un triplete formado por una segunda capa de bajo índice de refracción, una tercera capa intermedia y una tercera capa de alto índice de refracción tales que el espesor de dicho triplete difiere del espesor de dicho doblete en menos de un 5%, y tales que el espesor óptico de dicho triplete difiere del espesor óptico de dicho doblete en 15 menor de un 5%.

2 - Lente según la reivindicación 1, caracterizada porque, en el caso de no haber ninguna de dichas capas intermedias, el espesor x de dicha primera capa de alto índice refracción, el espesor y de dicha segunda capa de bajo índice refracción, el 20 espesor z de dicha tercera capa de alto índice refracción y el espesor t de dicha cuarta capa cumplen la siguiente relación:

(xyzt)-(l29,5 188,3 116,0 89,0) A

rx- 129,5a 188,3 z-116,0 v t- 89,0 j

<1

donde

' 8,29-104

-1,76-10^,

-1,76 1o4

3,34-10"4

-1,18 104

-1,80 10"5

^ 1,50 10 4

-3,5010"5

-1,18 10 4

1,50-10"4 ^

-1,80-10"5

-3,50-10"5

7,16-10"4

-2,60-10"4

-2,60-10"4

5,34-10"4 j

y, en el caso de haber alguna de dichas capas intermedias, se cumple que:

- se sustituye el doblete formado por la primera capa de alto índice de refracción y la segunda capa de bajo índice de refracción que cumplen dicha relación por un triplete formado por una primera capa intermedia, una primera capa de alto índice de refracción y una segunda capa de bajo índice de refracción tales que el espesor de dicho triplete difiere del espesor de dicho doblete en menos de un 5%, y tales que el espesor óptico de dicho triplete difiere del espesor óptico de dicho doblete en menor de un 5%,

y/o

- se sustituye el doblete formado por la primera capa de alto índice de refracción y la segunda capa de bajo índice de refracción que cumplen dicha relación por un triplete formado por una primera capa de alto índice de refracción, una segunda capa intermedia y una segunda capa de bajo índice de refracción tales que el espesor de dicho triplete difiere del espesor de dicho doblete en menos de un 5%, y tales que el espesor óptico de dicho triplete difiere del espesor óptico de dicho doblete en menor de un 5%,

y/o

- se sustituye el doblete formado por la segunda capa de bajo índice de refracción y la tercera capa de alto índice de refracción que cumplen dicha relación por un triplete formado por una segunda capa de bajo índice de refracción, una tercera capa intermedia y una tercera capa de alto índice de refracción tales que el espesor de dicho triplete difiere del espesor de dicho doblete en menos de un 5%, y tales que el espesor óptico de dicho triplete difiere del espesor óptico de dicho doblete en menor de un 5%.

3 - Lente según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque el espesor x de dicha primera capa de alto índice refracción, el espesor y de dicha segunda capa de bajo índice refracción, el espesor z de dicha tercera capa de alto índice refracción y el espesor t de dicha cuarta capa cumplen la siguiente relación:

(xyzt)-(129,7 189,7 114,2 87,2) A

f x -129,7 ^ y -189,7 z -114,2 V t - 87,2 J

£ 1

donde

f 1,53 10-3

-3,41 -10-4

-3,41 10-4

4,82-4

-1,35-10-4

-1,86 10-5

V 8,99 10-5

9,77 10-6

-1,35-10"4

8,99 10-5 ''

-1,86 10-5

9,77 -10"6

1,1210-3

-2,53 10-4

-2,53 -10"4

8,44 10-4 y

4 - Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque una simulación de las curvas de reflexión y transmisión de dicha estructura multicapa 15 presenta las siguientes características:

- una reflexión visible Rvis por un ángulo de incidencia de la luz de 15° inferior a 2,5%, preferiblemente inferior a 1,5%; calculado a partir del valor de reflexión en el rango 380-780 nm, ponderado por la función de eficacia luminosa espectral para luz

diurna y por la distribución espectral del iluminante D65, según la norma española UNI-EN ISO 13666:1998,

- una reflexión visible Rvis por un ángulo de incidencia de la luz de 60° inferior a 5,0%, preferiblemente inferior a 4,5%; calculado como en el caso anterior, y

- un valor de transmitancia en el infrarojo A T|R.A inferior al 76%, preferiblemente inferior a 70%; calculado como promedio del valor de transmisión en el rango 7801400 nm según la siguiente fórmula:

T _ y T (1)

llR~A _y 14

donde A _ {780,800,850,900,950,1000,1050,1100,1150,1200,1250,1300,1350,1400}

- Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque una simulación de las curvas de reflexión y transmisión de dicha estructura multicapa 10 presenta un valor de transmitancia de la luz azul Tazul inferior al 95%, preferiblemente inferior al 92%; calculado como promedio del valor de transmisión en el rango 410-460 nm según la fórmula siguiente:

T _ y T(l)

azul s-

ÁeB 6

donde B _ {410,420,430,440,450,460}

6 - Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque entre dicha estructura multicapa y dicha base comprende una capa de laca antirayado.

7 - Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque tiene

una estructura multicapa tanto en la cara interna como en la cara externa de la lente.

8 - Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque 25 dicha primera capa de alto índice de refracción y/o dicha tercera capa de alto índice de refracción tienen un índice de refracción nD superior a 1,95.

9 - Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque dicha segunda capa de bajo índice de refracción tiene un índice de refracción nD inferior a 1,5.

- Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque dicha cuarta capa tiene un índice de refracción nD inferior a 1,65.

11 - Lente según la reivindicación 10, caracterizada porque dicha cuarta capa tiene un índice de refracción nD comprendido entre 1,4 y 1,6 y un espesor comprendido entre 50 y 124 nm.

12 - Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque dicha primera capa intermedia tiene un espesor comprendido entre 0 y 25 nm.

13 - Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque dicha primera capa de alto índice de refracción y/o dicha tercera capa de alto índice de refracción está formada por dos subcapas de alto índice de refracción, preferentemente por una primera subcapa de TiO2 y una segunda subcapa de ZrO2 o viceversa.

14 - Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque dicha segunda capa de bajo índice de refracción y/o dicha cuarta capa está formada por dos subcapas de bajo índice de refracción, preferentemente por una primera subcapa de SiO2 y una segunda subcapa de Al2O3 o viceversa.

- Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque sobre dicha cuarta capa hay una capa externa hidrofóbica.

16 - Lente según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha estructura multicapa comprende:

- una interfase con un espesor comprendido entre los 15 y 45 nm, preferentemente de SiO2,

- una primera capa de alto índice de refracción con un espesor comprendido entre 123 y 145 nm, preferentemente de TiO2,

- una segunda capa de bajo índice de refracción con un espesor comprendido entre

170 y 217 nm, preferentemente de SiO2,

- una tercera capa de alto índice de refracción, dividida en una primera subcapa con un espesor comprendido entre 59 y 67 nm, preferentemente de TiO2, y una segunda subcapa con un espesor comprendido entre 50 y 74 nm, preferentemente

de ZrO2,

- una cuarta capa con un espesor comprendido entre 44 y 68 nm, preferentemente de SiO2.