บทวิเคราะห์โดยสังเขปเกี่ยวกับชั้นเคลือบของเลนส์แว่นตา

เลนส์เป็นสิ่งที่เราคุ้นเคยกันดี และมีบทบาทสำคัญในการแก้ไขสายตาสั้นในแว่นตา เลนส์มีชั้นเคลือบที่แตกต่างกัน เช่น เคลือบสีเขียว เคลือบสีฟ้า เคลือบสีฟ้าม่วง และแม้แต่เคลือบสีทองสุดหรู การสึกหรอของชั้นเคลือบเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักที่ทำให้ต้องเปลี่ยนแว่นตา ดังนั้นเรามาเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับชั้นเคลือบของเลนส์กันดีกว่า

การพัฒนาการเคลือบเลนส์
ก่อนการคิดค้นเลนส์เรซิน เลนส์แก้วเป็นที่นิยมใช้กันทั่วไป ข้อดีของเลนส์แก้วคือ ดัชนีหักเหสูง การส่งผ่านแสงสูง และความแข็งสูง แต่ก็มีข้อเสีย เช่น แตกหักง่าย หนัก และไม่ปลอดภัย

เพื่อแก้ไขข้อเสียของเลนส์แก้ว โรงงานต่างๆ ได้พัฒนาวัสดุหลายชนิดมาใช้แทนเลนส์แก้ว แต่ก็ไม่มีวัสดุใดที่สมบูรณ์แบบ วัสดุแต่ละชนิดมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง และเป็นการยากที่จะหาจุดสมดุล เช่นเดียวกับเลนส์เรซิน (วัสดุเรซิน) ในปัจจุบัน
สำหรับเลนส์เรซินในปัจจุบัน การเคลือบผิวเป็นกระบวนการที่จำเป็น วัสดุเรซินยังมีหลายประเภท เช่น MR-7, MR-8, CR-39, PC, NK-55-C และวัสดุเรซินอื่นๆ อีกมากมาย ซึ่งแต่ละประเภทมีคุณสมบัติแตกต่างกัน ไม่ว่าจะเป็นเลนส์แก้วหรือเลนส์เรซิน แสงที่ผ่านพื้นผิวเลนส์จะเกิดปรากฏการณ์ทางแสงต่างๆ ได้แก่ การสะท้อน การหักเห การดูดกลืน การกระเจิง และการส่งผ่าน

การเคลือบเลนส์ด้วยฟิล์มป้องกันแสงสะท้อน
ก่อนที่แสงจะเดินทางมาถึงพื้นผิวเลนส์ แสงจะมีพลังงาน 100% แต่เมื่อแสงออกจากเลนส์และเข้าสู่ดวงตา พลังงานแสงจะไม่ใช่ 100% อีกต่อไป ยิ่งเปอร์เซ็นต์ของพลังงานแสงสูงเท่าไร การส่งผ่านแสงก็จะยิ่งดีขึ้น และคุณภาพและความละเอียดของภาพก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น
สำหรับวัสดุเลนส์เฉพาะชนิดหนึ่ง การลดการสูญเสียจากการสะท้อนแสงเป็นวิธีการทั่วไปในการเพิ่มการส่งผ่านแสง ยิ่งมีแสงสะท้อนมากเท่าไร การส่งผ่านแสงของเลนส์ก็จะยิ่งต่ำลง ส่งผลให้คุณภาพของภาพแย่ลง ดังนั้น การลดการสะท้อนแสงจึงกลายเป็นปัญหาที่เลนส์เรซินต้องแก้ไข และฟิล์มป้องกันการสะท้อนแสง (AR film) จึงถูกนำมาใช้กับเลนส์ (ในระยะแรก มีการใช้สารเคลือบป้องกันการสะท้อนแสงกับเลนส์ออปติคอลบางชนิด)
ฟิล์มป้องกันแสงสะท้อนใช้หลักการแทรกสอดเพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มของแสงสะท้อนของชั้นฟิล์มป้องกันแสงสะท้อนบนเลนส์กับความยาวคลื่นของแสงตกกระทบ ความหนาของชั้นฟิล์ม ดัชนีหักเหของชั้นฟิล์ม และดัชนีหักเหของวัสดุรองรับเลนส์ ทำให้แสงที่ผ่านชั้นฟิล์มหักล้างกัน ลดการสูญเสียพลังงานแสงบนพื้นผิวเลนส์ และช่วยปรับปรุงคุณภาพและความละเอียดของภาพ
สารเคลือบป้องกันแสงสะท้อนมักใช้ออกไซด์ของโลหะที่มีความบริสุทธิ์สูง เช่น ไทเทเนียมไดออกไซด์และโคบอลต์ออกไซด์ ซึ่งจะถูกเคลือบลงบนพื้นผิวเลนส์ผ่านกระบวนการระเหย (การเคลือบในสุญญากาศ) เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ในการป้องกันแสงสะท้อนที่ดี สารเคลือบป้องกันแสงสะท้อนมักทิ้งคราบตกค้าง และชั้นฟิล์มส่วนใหญ่มีสีเขียวเป็นหลัก

สามารถควบคุมสีของฟิล์มกันแสงสะท้อนได้ เช่น สามารถผลิตฟิล์มสีน้ำเงิน ฟิล์มสีน้ำเงินม่วง ฟิล์มสีม่วง ฟิล์มสีเทา และอื่นๆ ฟิล์มสีต่างๆ มีกระบวนการผลิตที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ฟิล์มสีน้ำเงินหมายถึงต้องควบคุมค่าการสะท้อนแสงให้ต่ำ และความยากในการเคลือบจะมากกว่าฟิล์มสีเขียว อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างของการส่งผ่านแสงระหว่างฟิล์มสีน้ำเงินและสีเขียวอาจน้อยกว่า 1%
ในผลิตภัณฑ์เลนส์ ฟิล์มสีน้ำเงินมักพบได้บ่อยในเลนส์ระดับกลางถึงระดับสูง โดยหลักการแล้ว การส่งผ่านแสงของฟิล์มสีน้ำเงินจะสูงกว่าฟิล์มสีเขียว (โปรดทราบว่านี่เป็นเพียงหลักการ) เนื่องจากแสงเป็นส่วนผสมของความยาวคลื่นต่างๆ และความยาวคลื่นที่แตกต่างกันจะมีตำแหน่งการสร้างภาพบนเรตินาที่แตกต่างกัน ภายใต้สถานการณ์ปกติ แสงสีเหลือง-เขียวจะถูกสร้างภาพบนเรตินาอย่างแม่นยำ และข้อมูลการมองเห็นที่ได้รับจากแสงสีเขียวค่อนข้างสูง ดังนั้นดวงตาของมนุษย์จึงไวต่อแสงสีเขียว

การเคลือบเลนส์ด้วยฟิล์มแข็ง
นอกเหนือจากเรื่องการส่งผ่านแสงแล้ว วัสดุทั้งเรซินและแก้วยังมีข้อเสียที่สำคัญอีกประการหนึ่ง คือ เลนส์มีความแข็งแรงไม่เพียงพอ
วิธีแก้ปัญหานี้คือการเพิ่มชั้นฟิล์มแข็งเคลือบลงไป
เลนส์แก้วมีความแข็งของพื้นผิวสูงมาก (โดยทั่วไปจะเกิดรอยขีดข่วนน้อยมากเมื่อถูกวัตถุทั่วไปขีดข่วน) แต่เลนส์เรซินนั้นไม่เป็นเช่นนั้น เลนส์เรซินเกิดรอยขีดข่วนได้ง่ายเมื่อถูกวัตถุแข็งขีดข่วน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเลนส์เรซินไม่ทนต่อการสึกหรอ
เพื่อเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอของเลนส์ จำเป็นต้องเคลือบพื้นผิวเลนส์ด้วยฟิล์มแข็ง ฟิล์มแข็งมักใช้ซิลิคอนอะตอมในการอบชุบแข็ง โดยใช้สารละลายอบชุบแข็งที่มีเมทริกซ์อินทรีย์และอนุภาคอนินทรีย์ขนาดเล็กมาก รวมถึงธาตุซิลิคอน ฟิล์มแข็งนี้มีทั้งความเหนียวและความแข็ง (ชั้นฟิล์มบนพื้นผิวเลนส์แข็ง และพื้นผิวเลนส์เปราะน้อยลง ต่างจากกระจกที่แตกง่าย)
เทคโนโลยีหลักในปัจจุบันสำหรับการเคลือบฟิล์มแข็งคือการจุ่ม การเคลือบฟิล์มแข็งมีความหนาค่อนข้างมาก ประมาณ 3-5 ไมโครเมตร สำหรับเลนส์เรซินที่เคลือบฟิล์มแข็งแล้ว สามารถระบุได้จากเสียงที่ได้ยินเมื่อเคาะบนโต๊ะ และความสว่างของสีเลนส์ เลนส์ที่ให้เสียงชัดเจนและมีขอบสว่างแสดงว่าผ่านกระบวนการทำให้แข็งแล้ว

เคลือบเลนส์ด้วยฟิล์มป้องกันคราบสกปรก
ฟิล์มกันแสงสะท้อนและฟิล์มแข็งเป็นสารเคลือบพื้นฐานสองชนิดสำหรับเลนส์เรซินในปัจจุบัน โดยทั่วไปจะเคลือบฟิล์มแข็งก่อน ตามด้วยฟิล์มกันแสงสะท้อน เนื่องจากข้อจำกัดของวัสดุฟิล์มกันแสงสะท้อนในปัจจุบัน ทำให้เกิดความขัดแย้งระหว่างคุณสมบัติกันแสงสะท้อนและป้องกันคราบสกปรก เนื่องจากฟิล์มกันแสงสะท้อนมีสภาพเป็นรูพรุน จึงมีแนวโน้มที่จะเกิดคราบสกปรกบนพื้นผิวเลนส์ได้ง่ายเป็นพิเศษ
วิธีแก้ปัญหาคือการเพิ่มชั้นฟิล์มป้องกันคราบสกปรกอีกชั้นหนึ่งทับบนฟิล์มป้องกันแสงสะท้อน ฟิล์มป้องกันคราบสกปรกนี้ส่วนใหญ่ประกอบด้วยฟลูออไรด์ ซึ่งสามารถปกคลุมชั้นฟิล์มป้องกันแสงสะท้อนที่มีรูพรุน ลดพื้นที่สัมผัสระหว่างน้ำ น้ำมัน และเลนส์ โดยไม่เปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพทางแสงของฟิล์มป้องกันแสงสะท้อน
ด้วยความต้องการที่หลากหลายมากขึ้นเรื่อยๆ จึงมีการพัฒนาฟิล์มเคลือบเลนส์ที่มีคุณสมบัติพิเศษมากขึ้น เช่น ฟิล์มโพลาไรซ์ ฟิล์มป้องกันไฟฟ้าสถิต ฟิล์มป้องกันแสงสีฟ้า ฟิล์มป้องกันฝ้า และฟิล์มเคลือบเลนส์อื่นๆ เลนส์ที่ทำจากวัสดุเดียวกัน ดัชนีหักเหแสงเท่ากัน แต่ต่างยี่ห้อ หรือแม้แต่ในยี่ห้อเดียวกัน แต่ใช้วัสดุเดียวกัน ต่างซีรี่ส์ ก็ยังมีราคาแตกต่างกัน และการเคลือบเลนส์ก็เป็นหนึ่งในสาเหตุนั้น เนื่องจากมีความแตกต่างกันในด้านเทคโนโลยีและคุณภาพของการเคลือบ
สำหรับฟิล์มเคลือบส่วนใหญ่ คนทั่วไปอาจแยกแยะความแตกต่างได้ยาก อย่างไรก็ตาม มีฟิล์มเคลือบอยู่ประเภทหนึ่งที่สามารถสังเกตเห็นผลลัพธ์ได้อย่างชัดเจน นั่นคือ เลนส์กันแสงสีฟ้า (เทคโนโลยีที่ใช้กันทั่วไปในเลนส์กันแสงสีฟ้าคุณภาพสูง)
เลนส์กรองแสงสีฟ้าในอุดมคติจะกรองแสงสีฟ้าที่เป็นอันตรายในช่วง 380-460 นาโนเมตร ผ่านชั้นฟิล์มกรองแสงสีฟ้า อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการใช้งานจริงอาจแตกต่างกันไปในแต่ละผลิตภัณฑ์จากผู้ผลิตแต่ละราย ผลิตภัณฑ์ต่างๆ มีประสิทธิภาพในการกรองแสงสีฟ้า สีพื้นฐาน และการส่งผ่านแสงที่แตกต่างกัน ซึ่งส่งผลให้ราคาแตกต่างกันไปตามไปด้วย

 

การเคลือบเลนส์เพื่อป้องกัน
สารเคลือบเลนส์มีความไวต่ออุณหภูมิสูง สารเคลือบเลนส์เรซินนั้นถูกเคลือบในภายหลัง และสารเคลือบทุกชนิดมีจุดอ่อนร่วมกันคือ มีความไวต่ออุณหภูมิสูง การปกป้องสารเคลือบเลนส์จากการแตกหรือฉีกขาดสามารถยืดอายุการใช้งานของเลนส์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ สภาพแวดล้อมเฉพาะต่อไปนี้มีแนวโน้มที่จะทำให้สารเคลือบเลนส์เสียหาย:
1. การวางแก้วไว้บนแผงหน้าปัดรถยนต์ในช่วงกลางวันของฤดูร้อน
2. การสวมแว่นตาหรือวางแว่นตาไว้ใกล้ ๆ ขณะใช้ห้องซาวน่า อาบน้ำ หรือแช่น้ำพุร้อน
3. การปรุงอาหารในครัวโดยใช้น้ำมันที่มีอุณหภูมิสูง หากน้ำมันร้อนกระเด็นใส่เลนส์ อาจทำให้เลนส์แตกได้ทันที
4. ขณะรับประทานหม้อไฟ หากน้ำซุปเดือดกระเด็นใส่เลนส์ อาจทำให้เลนส์แตกได้
5. การวางแก้วไว้ใกล้เครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านที่สร้างความร้อนเป็นเวลานาน เช่น โคมไฟตั้งโต๊ะ โทรทัศน์ เป็นต้น
นอกจากประเด็นข้างต้นแล้ว สิ่งสำคัญอีกประการหนึ่งคือการหลีกเลี่ยงของเหลวที่มีฤทธิ์เป็นกรดหรือด่างสูง เพื่อป้องกันไม่ให้กรอบแว่นหรือเลนส์เกิดการกัดกร่อน
การแตกของสารเคลือบเลนส์และรอยขีดข่วนนั้นแตกต่างกันโดยพื้นฐาน การแตกเกิดจากการสัมผัสกับอุณหภูมิสูงหรือของเหลวที่มีสารเคมี ในขณะที่รอยขีดข่วนเกิดจากการทำความสะอาดที่ไม่เหมาะสมหรือการกระแทกจากภายนอก
ในความเป็นจริงแล้ว แก้วเป็นผลิตภัณฑ์ที่ค่อนข้างบอบบาง มันไวต่อแรงกด การตก การงอ อุณหภูมิสูง และของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

เพื่อรักษาสมบัติทางแสงของชั้นฟิล์ม จำเป็นต้องดำเนินการดังต่อไปนี้:
1. เมื่อถอดแว่นตาแล้ว ให้ใส่ไว้ในกล่องป้องกัน และเก็บไว้ในที่ที่เด็กเอื้อมไม่ถึง
2. ล้างแก้วด้วยน้ำยาทำความสะอาดที่เป็นกลางเจือจางด้วยน้ำเย็น ไม่แนะนำให้ใช้น้ำยาชนิดอื่นในการล้างแก้ว
3. ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง (โดยเฉพาะขณะอาบน้ำหรือทำอาหาร) ควรใส่แว่นตาอันเก่าเพื่อป้องกันเลนส์ของแว่นตาอันใหม่เสียหาย
บางคนอาจล้างแว่นตาด้วยน้ำอุ่นขณะสระผม ล้างหน้า หรืออาบน้ำ เพื่อให้แว่นตาสะอาดขึ้น อย่างไรก็ตาม วิธีนี้อาจทำให้สารเคลือบเลนส์เสียหายอย่างรุนแรงและทำให้เลนส์ใช้การไม่ได้ จึงควรเน้นย้ำว่าควรล้างแว่นตาด้วยน้ำยาทำความสะอาดที่เป็นกลางเจือจางด้วยน้ำเย็นเท่านั้น!

สรุปแล้ว
ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการเคลือบผิว ผลิตภัณฑ์แว่นตาในปัจจุบันจึงมีความก้าวหน้าอย่างมากในด้านการส่งผ่านแสง ความทนทานต่อรอยขีดข่วน และคุณสมบัติป้องกันคราบสกปรก เลนส์เรซิน เลนส์ PC และเลนส์อะคริลิกส่วนใหญ่สามารถตอบสนองความต้องการในชีวิตประจำวันของผู้คนในแง่ของการออกแบบการเคลือบผิวได้
ดังที่กล่าวมาข้างต้น แว่นตาเป็นผลิตภัณฑ์ที่ค่อนข้างบอบบาง ซึ่งเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีการเคลือบฟิล์ม โดยเฉพาะอย่างยิ่งข้อกำหนดสูงเกี่ยวกับการใช้งานในอุณหภูมิต่างๆ สุดท้ายนี้ ผมขอเตือนว่า หากพบว่าฟิล์มเคลือบเลนส์แว่นตาของคุณเสียหาย ให้เปลี่ยนทันที อย่าใช้ต่อไปอย่างไม่ระมัดระวัง ความเสียหายของฟิล์มเคลือบอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพการมองเห็นของเลนส์ แม้ว่าเลนส์เพียงคู่เดียวจะเป็นเรื่องเล็กน้อย แต่สุขภาพดวงตาสำคัญที่สุด