Антибликовое покрытие линз

Антибликовое покрытие линз, нанесенное методом ультразвукового напыления, подавляет рассеянный свет, двоение изображения и блики. Достигается равномерное покрытие на нанометровом уровне для эндоскопов, объективов камер и оптических систем лидара.

Функция и принцип действия антибликового покрытия линзы

Антибликовое покрытие линзы — это функциональное покрытие, наносимое на внутренние поверхности оптической системы (например, на внутреннюю стенку линзы или корпус линзы). Его основная функция заключается в подавлении отражения и рассеяния нежелательного света (рассеянного света), тем самым улучшая качество изображения.

– Принцип работы: Поглощая или рассеивая рассеянный свет, он блокирует пути вторичного отражения, предотвращая появление ореолов и бликов, а также улучшая контрастность изображения.

– Сценарии применения: Высокоточные оптические системы, такие как объективы камер, эндоскопы, микроскопы и лидары.

– Требования к эксплуатационным характеристикам: низкая отражательная способность (в идеале <2%), высокая степень поглощения, равномерная плотность, прочная адгезия, износостойкость и долговечность.

Принцип работы технологии ультразвукового распыления

Ультразвуковое напыление — это передовая технология нанесения покрытий, использующая энергию высокочастотных звуковых волн для распыления жидкостей, что делает её особенно подходящей для высокоточных работ в оптической отрасли.

Основной рабочий механизм:

1. Генерация высокочастотных вибраций: Пьезоэлектрический преобразователь преобразует электрическую энергию в высокочастотные механические колебания с частотой 20-180 кГц, которые передаются на вибрирующую пластину из титанового сплава на конце сопла.

2. Кавитационный эффект: Ультразвуковые волны образуют микропузырьки в жидкости. Разрыв этих пузырьков приводит к локальному повышению температуры и давления, измельчению материала до наноразмера и его равномерному диспергированию.

3. Эффект акустического потока: Ультразвуковые волны приводят жидкость в движение, вызывая направленные микропотоки, в результате чего наночастицы адсорбируются на поверхности подложки с постоянной скоростью (приблизительно 0,1 мкм/с), образуя однородное покрытие.

4. Точное осаждение: Газ-носитель низкого давления мягко доставляет распыленные капли (диаметром 5-50 мкм) на подложку, избегая разбрызгивания и отскока, характерных для традиционного распыления.

Применение ультразвукового напыления при подготовке матового покрытия для линз

1. Схема процесса

Основные этапы нанесения матового покрытия ультразвуковым распылением:

Подготовка материала: Составление матового материала и ультразвуковая дисперсия | Вязкость <50 сП, содержание твердых веществ <5%, низкое поверхностное натяжение. Обработка подложки: Очистка и активация (например, плазменная обработка) | Убедитесь, что поверхность свободна от масла для улучшения адгезии. Напыление: Ультразвуковое распыление, прецизионное нанесение | Частота 20-120 кГц, мощность 5-20 Вт, расстояние 30-80 мм, расход 0,5-20 мл/мин.
Обработка для отверждения: Термическое отверждение (80℃/30 мин) или УФ-отверждение (≥800 мДж/см²) | Выбирается в зависимости от характеристик материала для обеспечения стабильности покрытия.

2. Применимые материальные системы

Ультразвуковое напыление совместимо с различными высокоэффективными матовыми материалами:

– Композитная система напольных покрытий:

Матрица смолы: модифицированный полиуретанакрилат (30-50%), обеспечивающий адгезию и механическую прочность.
Комбинация матирующих агентов: пористый диоксид кремния (5-15%) обеспечивает рассеивание света, наночастицы сажи (0,1-0,5%) усиливают поглощение света.
Вспомогательные компоненты: порошок воска, модифицированный фтором (1-3%), для регулирования свойств поверхности, быстросохнущий растворитель (например, ацетон:бутилацетат = 3:7).

– Специальные материалы для применения:

Линза эндоскопа: специальные матирующие чернила, хорошая биосовместимость, устойчивость к стерилизации.
Пространственная оптика: ультрачерное покрытие на основе неорганической силикатной смолы калия, высокая термостойкость и устойчивость к атмосферным воздействиям.

Основные преимущества технологии ультразвукового распыления

По сравнению с традиционными процессами подготовки матового слоя (такими как нанесение кистью, погружное нанесение и обычное распыление под давлением воздуха), ультразвуковое распыление обладает революционными преимуществами:

1. Улучшение качества покрытий.

Повышенная точность: точность контроля толщины достигает нанометрового уровня (погрешность <5 нм), в то время как традиционные процессы обеспечивают точность лишь на уровне сотен нанометров.
Прорыв в однородности: шероховатость поверхности покрытия <10 нм, приближающаяся к стандартам оптических зеркал, однородность наночастиц >98%.
Улучшенная адгезия: Акустическая энергия заставляет частицы «внедряться» в поверхность подложки (50-100 нм), увеличивая адгезию в 5-8 раз, при этом потеря износостойкости составляет менее 1%.

2. Революция в материалах и повышении эффективности.

Коэффициент использования материалов: до 95-99% (при традиционном распылении — всего 20-30%), что значительно сокращает потери дорогостоящих материалов.
Упрощенный процесс: Традиционное многослойное покрытие (8-12 слоев) → Ультразвуковое покрытие требует всего 3-5 слоев, что снижает затраты и трудозатраты.
Экологические преимущества: Снижает выбросы летучих органических соединений, количество отходов сокращается более чем на 80%.

3. Адаптируемость к сложным формам

Полное покрытие изогнутых поверхностей: особенно подходит для сложных геометрических форм, таких как эндоскопы и телеобъективы, обеспечивая равномерность по всей поверхности.
Точный контроль краев: отсутствие подтеков и утолщения краев, обеспечивающее равномерное светопропускание в оптической системе.
Совместимость с микроструктурой: Способен образовывать сплошные покрытия на микропорах, канавках и других тонких структурах без засорения.

Примеры практического применения

1. Накладка на линзу эндоскопа

Медицинские эндоскопы — типичный пример применения технологии ультразвукового распыления:

– Технические сложности: малый диаметр линзы (1-10 мм), сложная кривизна, требующая высокотемпературной и высокодавленческой стерилизации.

– Ультразвуковая обработка: распыляет специальные матирующие чернила на частицы микронного размера и формирует равномерное покрытие (толщиной 10-30 мкм) на внутренней и внешней поверхностях линзы с помощью прецизионной роботизированной системы позиционирования.

– Фактические результаты:

Эффективность подавления рассеянного света повысилась более чем на 70%, контрастность изображения увеличилась в 3-5 раз.
Покрытие выдерживает более 100 циклов стерилизации паром высокого давления при температуре 134℃ без отслаивания.
Коэффициент использования материалов увеличился с 30% в традиционных процессах до 92%, что значительно снизило производственные затраты.

2. Высококачественные фотообъективы

В профессиональном производстве объективов для фотокамер улучшение характеристик, достигаемое за счет ультразвукового напыления матовых покрытий, особенно значительно:

Характеристики подсветки: площадь блика уменьшена на 73%, потеря контрастности снижена с 5-8% до 1,2%.
Условия низкой освещённости: светопропускание достигает более 99,5% (традиционные 95-98%), уровень шума в темноте снижается на 2 ступени при том же значении ISO.
Долговечность: Устойчивость к протирке и изменениям климата, срок службы увеличен в 3-5 раз, особенно подходит для профессионального оборудования, используемого на открытом воздухе.

Краткий обзор и перспективы

Технология ультразвукового напыления коренным образом меняет способ подготовки матовых покрытий для линз, переходя от традиционных «процессов, основанных на опыте» к «точной науке». Эта технология не только значительно улучшает характеристики оптических систем, но и открывает новый путь для устойчивого развития отрасли за счет экономии материалов и экологических преимуществ.

Благодаря дальнейшему технологическому прогрессу и снижению затрат, ожидается, что ультразвуковое напыление станет стандартным процессом в производстве высококачественного оптического оборудования и даже распространится на такие новые области, как дисплеи VR/AR, автомобильные лидары и тестирование полупроводников, открывая более широкие возможности применения для «управления светом на микронном уровне».

Ключевые технологии: Выбор подходящей системы матирующих материалов, точный контроль ультразвуковых параметров (частота, мощность, расход) и сочетание этого с прецизионной системой управления движением являются ключевыми элементами для достижения высокоэффективных матирующих слоев для линз.

О компании Cheersonic

Компания Cheersonic является ведущим разработчиком и производителем ультразвуковых систем нанесения покрытий для точного нанесения тонких пленочных покрытий с целью защиты, упрочнения или выравнивания поверхностей деталей и компонентов для рынков микроэлектроники/электроники, альтернативной энергетики, медицины и промышленности, включая специализированные применения стекла в строительстве и автомобилестроении.

Наши решения для нанесения покрытий экологичны, эффективны и высоконадежны, позволяют значительно сократить избыточное распыление, сэкономить сырье, воду и энергию, а также улучшить повторяемость процесса, эффективность переноса, обеспечить высокую однородность и снизить выбросы.

Если у вас возникли технические вопросы, пожелания по индивидуальной настройке или вопросы по закупке ультразвуковых распылительных форсунок, пожалуйста, свяжитесь с нашей профессиональной командой продаж и технической поддержки для получения подробных параметров, индивидуальных решений и поддержки в отраслевом применении.
Электронная почта: market2@cheersonic.com