WO2015079087A1

WO2015079087A1 - Lente oftálmica que comprende una base de material polimérico con un recubrimiento de estructura multicapa interferencial antirreflejante, antiiridiscente y con filtro ir

Info

Publication number: WO2015079087A1
Application number: PCT/ES2014/070866
Authority: WO
Inventors: Franco RIGATO; Glòria CASANELLAS PEÑALVER; Pau Artus Colomer; Antoni Vilajoana Mas; Juan Carlos DÜRSTELER LÓPEZ
Original assignee: Indo Optical S.L.
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2015-06-04
Also published as: US20150146161A1; EP3081967B1; US20170131572A2; ES2536827A1; US20180196285A1; CA2930508A1; ES2714508T3; ES2536827B1; US9946093B2; EP3081967A1

Abstract

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 %, respectivamente.

Description

LENTE OFTÁLMICA QUE COMPRENDE UNA BASE DE MATERIAL POLIMÉRICO CON UN RECUBRIMIENTO CON UNA ESTRUCTURA MULTICAPA INTERFERENCIAL ANTIREFLEJANTE, ANTIIRIDISCENTE Y CON FILTRO IR

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 SiO_x, Si0₂, Cr, Ni/Cr, Sn0₂, Al₂0₃, AIN, ZnO, SiO/Cr, SiO_x/AI₂0₃, ITO, Mo0₃, 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 n_D superior a 1 ,8,

- una segunda capa de bajo índice de refracción, de un material del grupo formado por Si0₂, MgF_2j Al₂0_3i LaF₃ y mezclas de los anteriores, con un índice de refracción n_D 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 n_D superior a 1 ,8, - una cuarta capa, de un material del grupo formado por Si0₂, MgF_2, Al₂0_3, LaF₃ y mezclas de los anteriores, con un índice de refracción n_D 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 n_D 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 n_D 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 n_D comprendido entre 1 ,65 y 1 ,8 y con un espesor comprendido entre 0 y 1 10 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 un espesor global elevado para mantener unas características estándares de antireflejante en el espectro visible del sector oftálmico.

Sin embargo, se ha descubierto que existe un subconjunto muy concreto de espesores de multicapas interferenciales, con espesor global inferior a 600 nm, que permite a la vez conseguir un tratamiento antireflejante en el visible con baja dispersión angular en el reflejo residual (una reflexión visible inferior al 5% por un ángulo de incidencia de 60^e, preferiblemente inferior al 4%), y parcialmente reflejar la luz IR-A (una transmisión promedia entre 780 y 1400 nm inferior a 76%, preferiblemente inferior a 70%). La singularidad de este subconjunto de espesores de las capas del tratamiento se demuestra porque al variar el espesor de cada capa dentro de un rango relativamente pequeño, y sin superar los 600 nm totales, alguno de los tres requisitos deseados deja de cumplirse.

Los rangos de espesores que incluyen el valor "0" (por ejemplo, "de 0 a 150 nm" quieren decir que la capa en cuestión es opcional (el valor "0" equivale a decir que no hay la citada capa).

Preferentemente, en el caso de no haber ninguna de las capas intermedias, el espesor x de la primera capa de alto índice refracción, el espesor y de la segunda capa de bajo índice refracción, el espesor z de la tercera capa de alto índice refracción y el espesor t de la cuarta capa cumplen la siguiente relación: (jc y zf)- (129,5 188,3 116,0 89,0 ) · Α · < 1

donde

y, en el caso de haber alguna de las 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 la relación anterior 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 del triplete difiere del espesor del doblete en menos de un 5%, y tales que el espesor óptico del triplete difiere del espesor óptico del 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 la relación anterior 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 del triplete difiere del espesor del doblete en menos de un 5%, y tales que el espesor óptico del triplete difiere del espesor óptico del 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 la relación anterior 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 del triplete difiere del espesor del doblete en menos de un 5%, y tales que el espesor óptico del triplete difiere del espesor óptico del doblete en menor de un 5%.

Ventajosamente el espesor x de la primera capa de alto índice refracción, el espesor y de la segunda capa de bajo índice refracción, el espesor z de la tercera capa de alto índice refracción y el espesor t de la cuarta capa cumplen la siguiente relación:

(jc y zf)- (129,7 189,7 114,2 87,2) - 1

donde

f 1,53 - 10 ³ - 3,41 - 10 ⁴ - 1,35 10^"4 8,99 10 - 3,41 - 10" 4,82^"4 - 1,86 - lo^-5 9,77 - 10^"6

A

- 1,35 - 10" - 1,86 - K)-⁵ 1,12 - 10^"3 - 2,53 - 10- 8,99 lO^"5 9,77 · 10^"6 2,53 - 10 ⁴ 8,44 - 10- y, en el caso de haber alguna de las capas intermedias, preferentemente se cumplen las mismas relaciones anteriores.

Preferentemente una simulación de las curvas de reflexión y transmisión de la estructura multicapa presenta las siguientes características:

- una reflexión visible R_v¡_s por un ángulo de incidencia de la luz de 15^e inferior a 2,5%, preferiblemente inferior a 1 ,5%; calculado como un promedio 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 R_v¡_s por un ángulo de incidencia de la luz de 60^e 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 780- 1400 nm según la siguiente fórmula:

T ¹ IR-A - V ¿—i ^T^

,A 1

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

Efectivamente, la combinación de estas tres propiedades dentro de los rangos indicados permite obtener unas lentes con unos resultados óptimos. Los parámetros indicados son habituales en estado de la técnica, están claramente determinados y pueden ser obtenidos de una forma fiable siguiendo las normas especificadas, que incluyen unos procedimientos de determinación de los valores de los parámetros en cuestión de una forma objetiva y común en estado de la técnica.

Ventajosamente una simulación de las curvas de reflexión y transmisión de la estructura multicapa presenta un valor de transmitancia de la luz azul T_azui inferior al 95%, preferiblemente inferior al 92%; calculado como promedio del valor de transmisión en el rango 410-460 nm según la fórmula siguiente:

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

Efectivamente, una ventaja adicional es que una adecuada definición de cada una de las capas de la estructura multicapas permite también cumplir con un resultado adicional, que es que la (poca) luz visible reflejada se concentra en el espectro azul- violeta. De esta manera la lente ofrece una protección adicional al usuario, reduciendo la cantidad de luz azul que llega al ojo del usuario.

Preferentemente el recubrimiento comprende una capa de laca antirayado entre la estructura multicapa y la base.

Ventajosamente la lente tiene una estructura multicapa tanto en la cara interna como en la cara externa de la lente. Efectivamente, de esta manera se consigue incrementar notablemente el efecto del filtrado de la radiación IRA, con una mejora también en la transmitancia en la luz visible.

Preferentemente la primera capa de alto índice de refracción y/o la tercera capa de alto índice de refracción tienen un índice de refracción n_D superior a 1 ,95.

Preferentemente la segunda capa de bajo índice de refracción tiene un índice de refracción n_D inferior a 1 ,5.

Ventajosamente la cuarta capa tiene un índice de refracción n_D inferior a 1 ,65.

Preferentemente la cuarta capa tiene un índice de refracción n_D comprendido entre 1 ,4 y 1 ,6 y un espesor comprendido entre 50 y 124 nm.

Ventajosamente la primera capa intermedia tiene un espesor comprendido entre 0 y 25 nm.

Ventajosamente la primera capa de alto índice de refracción y/o la tercera capa de alto índice de refracción está formada por dos subcapas de alto índice de refracción, preferentemente por una primera subcapa de Ti0₂ y una segunda subcapa de Zr0₂ o viceversa. Efectivamente, el Zr0₂ tiene una temperatura de evaporación elevada y, dado que se debería aplicar una capa de un grosor considerable ello puede provocar problemas de cuarteamiento por estrés residual. Una alternativa sería sustituir totalmente esta capa de Zr0₂ por una capa de Ti0₂, que tiene una temperatura de evaporación menor. Sin embargo, esta capa de Ti0₂ tiene una dureza menor, por lo que se raya con más facilidad. La solución propuesta permite combinar las ventajas de ambos casos. En general, en la presente descripción y reivindicaciones se debe entender que, cuando se define una capa indicando que los materiales pueden ser "una mezcla de los anteriores", ello incluye no solo el caso en que una capa comprende una mezcla más o menos homogénea de dichos materiales sino también el caso en el que la capa está dividida en subcapas, cada una de ellas de uno de dichos materiales. El caso concreto de las dos subcapas de Ti0₂ y Zr0₂ es un ejemplo de ello. Así, otro ejemplo de solución ventajosa es cuando la segunda capa de bajo índice de refracción y/o la cuarta capa está formada por dos subcapas de bajo índice de refracción, preferentemente por una primera subcapa de Si0₂ y una segunda subcapa de Al₂0₃ o viceversa.

Ventajosamente sobre la cuarta capa hay una capa externa hidrofóbica.

Las lentes pueden ser tanto lentes solares (absorbentes en el espectro visible) como lentes substancialmente transparentes en el espectro visible (lentes de interior).

La aplicación de estas capas se realiza habitualmente mediante técnicas de PVD (Physical Vapor Deposition) mediante evaporación con cañón de electrones o evaporación térmica, aunque existen otras técnicas como el Plasma enhanced Chemical Vapor Deposition (PeCVD) o el Sputtering reactivo con los que también se pueden obtener este tipo de capas interferenciales.

Un forma particularmente ventajosa de realización de la invención se obtiene cuando la estructura multicapa comprende:

- una interfase con un espesor comprendido entre los 15 y 45 nm, preferentemente de Si0₂,

- una primera capa de alto índice de refracción con un espesor comprendido entre 123 y 145 nm, preferentemente de Ti0₂, - una segunda capa de bajo índice de refracción con un espesor comprendido entre 170 y 217 nm, preferentemente de Si0₂,

- una tercera capa de alto índice de refracción, dividida en una primera subcapa con un espesor comprendido entre 59 y 67 nm, preferentemente de Ti0₂, y una segunda subcapa con un espesor comprendido entre 50 y 74 nm, preferentemente de Zr0₂,

- una cuarta capa con un espesor comprendido entre 44 y 68 nm, preferentemente de Si0₂.

Breve descripción de los dibujos

Otras ventajas y características de la invención se aprecian a partir de la siguiente descripción, en la que, sin ningún carácter limitativo, se relatan unos modos preferentes de realización de la invención, haciendo mención de los dibujos que se acompañan. Las figuras muestran:

Fig. 1 , una vista esquemática de una sección transversal de una forma de realización de una lente con un recubrimiento de acuerdo con la invención.

Fig. 2, una vista esquemática de una sección transversal de una estructura multicapa de acuerdo con la invención.

Figs. 3 a 15, gráfico en los que se muestra la reflexión (en %) en función de la longitud de onda (λ, en nm) de la radiación incidente para las lentes de los ejemplos respectivos. Descripción detallada de unas formas de realización de la invención

La Fig. 1 muestra un ejemplo de estructura general de una lente de acuerdo con la invención. La lente comprende una base P de material polimérico sobre la que hay una capa de imprimación IM, que es opcional y que suele tener un espesor comprendido entre 0,3 y 1 ,5 mieras. A continuación hay una capa endurecedora E (usualmente con un espesor comprendido entre 1 y 4 mieras) sobre la que está dispuesta la estructura multicapa M de acuerdo con la invención. Esta estructura multicapa M está compuesta de una pluralidad de capas, que se detallarán más adelante. La última capa de la estructura es una capa hidrofobica H, de un espesor comprendido entre los 3 y los 25 nm. En general esta estructura puede estar presente en las dos caras de la lente o sólo en una de ellas. En el caso de estar sólo en una de ellas, se puede aplicar cualquier otro recubrimiento convencional en la cara opuesta.

En la fig. 2 se muestra esquemáticamente una estructura multicapa M de acuerdo con la invención con más detalle.

Comprende una interfase IN (que es opcional) de material metálico u óxido metálico, con escasa repercusión en las propiedades ópticas pero crítico para las propiedades mecánicas, especialmente las de adherencia y desgaste, y barrera contra la oxidación y difusión. Preferentemente el material es un material del grupo formado por SiO_x, Si0₂, Cr, Ni/Cr, Sn0₂, Al₂0₃, AIN, ZnO, SiO/Cr, SiO_x/AI₂0₃, ITO y Mo0₃.

A continuación hay una capa de un óxido metálico, nitruro metálico u oxinitruro metálico de índice de refracción n_D > 1 .8 (preferiblemente >1 .95) necesario para el ajuste de las propiedades ópticas y esencial para obtener las propiedades mecánicas de resistencia al rayado. Es la primera capa de alto índice de refracción 1 A. Preferentemente es 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. La siguiente capa es de un óxido o fluoruro metálico de índice de refracción n_D < 1 .65 (preferiblemente <1 .5) necesario para el ajuste de las propiedades ópticas y esencial para obtener las propiedades mecánicas de resistencia al rayado. Conforma la segunda capa de bajo índice de refracción 2B. Preferentemente es de un material del grupo formado por Si0₂, MgF₂, Al₂0₃, LaF₃ y mezclas de los anteriores.

Sobre la segunda capa de bajo índice de refracción 2B hay una tercera capa de alto índice de refracción 3A, de un óxido metálico, nitruro metálico u oxinitruro metálico de índice de refracción n_D > 1 .8 (preferiblemente >1 .95). Preferentemente es 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.

Sobre la tercera capa de alto índice de refracción 3A hay una capa de óxido o fluoruro metálico de índice de refracción n_D < 1 .8 (preferiblemente <1 .65) necesario para el ajuste de las propiedades ópticas y esencial para obtener las propiedades mecánicas de resistencia al rayado. Es la cuarta capa 4. Preferentemente es de un material del grupo formado por Si0₂, MgF₂, Al₂0₃, LaF₃ y mezclas de los anteriores.

El espesor total de la estructura multicapa es menor de 600 nm, medido desde el inicio de la interfase hasta el final de la cuarta capa, y preferentemente es menor de 500 nm.

La simulación de las curvas de reflexión y de transmisión de las multicapas se realiza con el método de la matriz de transferencia, presentado por F. Abeles (F. Abeles, J. Phys. Radium 1 1 , 307 (1950)) y descrito en el estado de la técnica (por ejemplo en H.A. Macleod, Thin-Film Optical Filters, 4^th Edition, CRC Press (2010)). Se trata del método aplicado por la gran mayoría de los programas comerciales (ver, por ejemplo, FilmStar^tm (www.ftgsoftware.com) o Essential Macleod (wvvw.thin iirncenter.com)) de simulación de reflexión de multicapas, y se utiliza conociendo la dispersión de los índices de refracción complejos de los materiales de cada capa y del substrato, en el rango 380-1400 nm, los grosores de cada capa y el ángulo de incidencia de la radiación luminosa. Métodos de análisis de una lente con un recubrimiento de acuerdo con la invención

Los análisis requeridos para analizar una lente de acuerdo con la invención pueden ser, por ejemplo:

• Propiedades ópticas: espectros ópticos de transmitancia y reflexión desde 200 hasta 3000 nm. La norma de referencia será la EN1836

• Espesor de capas y composición: ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis), XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), Microscopía Electrónica, SIMS (Secondary Ion Mass Spectroscopy).

Ejemplos

A continuación se muestran una serie de ejemplos en los que, en cada caso, se indica la composición y grosor de las capas y las propiedades ópticas obtenidas.

Ejemplo 1 : Minimización de la reflexión de la radiación visible

Capa 4 S¡0₂ - 81 ,2 nm

Capa 3A Ti02 - 101 ,8 nm

Capa 2B Si02 - 169,9 nm

Capa 1 A Ti02 - 120,8 nm

Base Polímero n_D = 1 ,6 RV 15^e 0,5 %

RV 60^e 5,0 %

T IR-A 71 ,8 %

Grosor total 437,7 nm

En la Fig. 3 se observa un gráfico en el que se muestra la reflexión (en %) en función de la longitud de onda (λ, en nm) de la radiación incidente.

Ejemplo 2: Minimización de la transmisión de la radiación IR-A

En la Fig. 4 se observa un gráfico en el que se muestra la reflexión (en %) en función de la longitud de onda (λ, en nm) de la radiación incidente. Ejemplo 3: Minimizacion de la reflexión de la radiación visible a 60^e

En la Fig. 5 se observa un gráfico en el que se muestra la reflexión (en %) función de la longitud de onda (λ, en nm) de la radiación incidente.

Ejemplo 4: Minimizacion de la transmisión de la luz azul

RV 15^e 1 ,5 %

RV 60^e 4,4 %

T IR-A 74,3 %

Grosor total 558,2 nm

En la Fig. 6 se observa un gráfico en el que se muestra la reflexión (en %) en función de la longitud de onda (λ, en nm) de la radiación incidente.

Se obtiene una transmisión de la luz azul del 70,6%. Ejemplo 5: Minimización de la reflexión de la radiación visible

En el presente ejemplo se han tomado otros materiales para la generación de las capa de la estructura multicapa.

RV 15^e 0,4 %

RV 60^e 5,0 %

T IR-A 76,0 %

Grosor total 523,7 nm En la Fig. 7 se observa un gráfico en el que se muestra la reflexión (en %) en función de la longitud de onda (λ, en nm) de la radiación incidente.

Ejemplo 6: Reflejo residual concentrado en el color verde

En la Fig. 8 se observa un gráfico en el que se muestra la reflexión (en %) en función de la longitud de onda (λ, en nm) de la radiación incidente.

Ejemplo 7: solución según el estado de la técnica

En este ejemplo se ha reproducido la solución que se habría obtenido a partir de los conocimientos del estado de la técnica. Capa 6 SiO₂ - 73,0 nm

Capa 5 T¡0₂ - 103,3 nm

Capa 4 S¡0₂ - 158,6 nm

Capa 3 T¡0₂ - 100,1 nm

Capa 2 S¡0₂ - 169,2 nm

Capa 1 T¡0₂ - 1 13,2 nm

Base Polímero n_D = 1 ,6

Como puede verse, se emplean más capas y el espesor es superior a los 600 nm.

En la Fig. 9 se observa un gráfico en el que se muestra la reflexión (en %) en función de la longitud de onda (λ, en nm) de la radiación incidente.

Ejemplo 8

En este ejemplo se muestra cómo, partiendo de una primera estructura multicapa (#8a), se pueden mejorar las propiedades ópticas a base de incluir una tercera capa intermedia entre la segunda capa de bajo índice de refracción y la tercera capa de alto índice de refracción (#8b). También se muestra otra estructura multicapa (#8c) que, sin la presencia de la tercera capa intermedia, tiene prácticamente las mismas propiedades ópticas. La estructura #8c cumple una relación de equivalencia entre los grosores físicos y los espesores ópticos del triplete central de la estructura #8b (capa intermedia de Al₂0₃ y sus dos capas adyacentes) y el doblete de la estructura #8c (la segunda capa de bajo índice de refracción (Si0₂) y la tercera capa de alto índice de refracción (Ti0₂)).

En la Fig. 10 se observa un gráfico en el que se muestra la reflexión (en %) en función de la longitud de onda (λ, en nm) de la radiación incidente para cada uno de los tres casos. Ejemplo 9

En este ejemplo, al igual que en el ejemplo 8, se muestra cómo, partiendo de una primera estructura multicapa (#9a), se pueden mejorar las propiedades ópticas a base de incluir una capa intermedia. En este caso se trata de una segunda capa intermedia entre la primera capa de alto índice de refracción y la segunda capa de bajo índice de refracción (#9b). También se muestra otra estructura multicapa (#9c) que, sin la presencia de la segunda capa intermedia, tiene prácticamente las mismas propiedades ópticas. También en este caso la estructura #9c cumple una relación de equivalencia entre los grosores físicos y los espesores ópticos del triplete central de la estructura #9b (capa intermedia de Al₂0₃ y sus dos capas adyacentes) y el doblete de la estructura #9c (la primera capa de alto índice de refracción (Ti0₂) y la segunda capa de bajo índice de refracción (Si0₂)).

#9a #9b #9c

Si0₂ 87,7 nm 87,7 nm 87,7 nm

Ti0₂ 1 10,8 nm 1 10,8 nm 1 10,8 nm

Si0₂ 148,3 nm 148,3 nm 175,9 nm

Al₂0₃ 0,0 nm 33,9 nm 0,0 nm

Ti0₂ 104,0 nm 104,0 nm 109,7 nm

Base Polímero n_D = 1 ,6 Polímero n_D = 1 ,6 Polímero n_D = 1 ,6 #9a #9b #9c

RV 15^e 2,9 % 1 ,0 % 1 ,1 %

RV 60^e 9,7 % 4,5 % 5,0 %

T IR-A 74,5 % 73,5 % 73,0 %

Grosor total 450,9 nm 484,8 nm 484,1 nm

Grosor del triplete en contacto con la 252,3 nm 286,3 nm 285,6 nm base

Espesor óptico del triplete en contacto 424,9 nm 480,4 nm 476,2 nm con la base

En la Fig. 1 1 se observa un gráfico en el que se muestra la reflexión (en %) en función de la longitud de onda (λ, en nm) de la radiación incidente para cada uno de los tres casos.

Ejemplo 10

En este ejemplo, la estructura multicapa tiene una interfase (de Si0₂ y 15 nm de espesor), y la tercera capa de alto índice de refracción está subdividida en dos subcapas (una de Ti0₂ y una de Zr0₂).

Capa 4 Si0₂ - 62,4 nm

Capa 3A-2 Zr0₂ - 50,0 nm

Capa 3A-1 Ti0₂ - 59,3 nm

Capa 2B Si0₂ - 175,7 nm

Capa 1 A Ti0₂- 126,5 nm

Interfase Si0₂ - 15 nm

Base Polímero n_D = 1 ,6 RV 15^e 0,9 %

RV 60^e 4,7 %

T IR-A 72,0 %

Grosor total 488,9 nm

Esta solución es una forma de realización preferente de la invención.

En la Fig. 12 se observa un gráfico en el que se muestra la reflexión (en %) en función de la longitud de onda (λ, en nm) de la radiación incidente.

Ejemplos 1 1 y 12

En estos ejemplos, al igual que en los ejemplos 8 y 9, se muestra cómo, partiendo de una primera estructura multicapa (#1 1 a, #12a), se pueden mejorar las propiedades ópticas a base de incluir una capa intermedia (una tercera capa intermedia en el ejemplo 1 1 y una segunda capa intermedia en el ejemplo 12). Son las estructuras #1 1 b y #12b, respectivamente. También se muestra otra estructura multicapa (#1 1 c, #12c) que, sin la presencia de la segunda capa intermedia, tiene prácticamente las mismas propiedades ópticas. También en estos casos las estructura #1 1 c y #12c cumplen una relación de equivalencia entre los grosores físicos y los espesores ópticos del triplete de las estructuras #1 1 b y #12b y los dobletes correspondientes de las estructuras #1 1 c y #12c. #1 1 a #1 1 b #1 1 c

Si0₂ 85,0 nm 85,0 nm 85,0 nm

T¡0₂ 95,9 nm 95,9 nm 102,0 nm

Al₂0₃ 0,0 nm 40,7 nm 0,0 nm

Si0₂ 127,0 nm 127,0 nm 170,7 nm

T¡0₂ 124,3 nm 124,3 nm 124,3 nm

Base Polímero n_D = 1 ,6 Polímero n_D = 1 ,6 Polímero n_D = 1 ,6

En la Fig. 13 se observa un gráfico en el que se muestra la reflexión (en %) en función de la longitud de onda (λ, en nm) de la radiación incidente para cada uno de los tres casos del ejemplo 1 1 . #12a #12b #12c

Si0₂ 78,5 nm 78,5 nm 78,5 nm

T¡0₂ 1 12,1 nm 1 12,1 nm 1 12,1 nm

Si0₂ 127,0 nm 127,0 nm 160,4 nm

Al₂0₃ 0,0 nm 41 ,2 nm 0,0 nm

T¡0₂ 1 1 1 ,3 nm 1 1 1 ,3 nm 122,1 nm

Base Polímero n_D = 1 ,6 Polímero n_D = 1 ,6 Polímero n_D = 1 ,6

En la Fig. 14 se observa un gráfico en el que se muestra la reflexión (en %) en función de la longitud de onda (λ, en nm) de la radiación incidente para cada uno de los tres casos del ejemplo 12.

Ejemplo 13: Triplete y doblete en alto índice sin interfase con reflejo residual concentrado en el color verde

• La interfase entre sustrato y multicapas es de 0 nanómetros • La primera capa de alto índice es un triplete compuesto de 41 .8 nm Zr0₂ + 92.7 nm Ti0₂ + 28.8 nm Zr0₂ (total 162.9nm), en este orden a partir del substrato

• La primera capa de bajo índice es de 153.4 nm de Si0₂

• La segunda de alto índice es 15.0 nm Zr0₂ + 105.1 nm Ti0₂

• La segunda de bajo índice es 78.8 nm de Si0₂.

El substrato sobre el que se ha aplicado la multicapa tiene un índice de refracción de 1 .6

A continuación representamos la estructura multicapa y la curva de reflexión espectral para el intervalo visible y el IR-A

RV 15^e 0,8 %

RV 60^e 4,6 %

T IR-A 63,6 %

Grosor total 515,1 nm En la Fig. 15 se observa un gráfico en el que se muestra la reflexión (en %) función de la longitud de onda (λ, en nm) de la radiación incidente.

Claims

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 segunda capa de bajo índice de refracción, de un material del grupo formado por Si0₂, MgF₂, Al₂0₃, LaF₃ y mezclas de los anteriores, con un índice de refracción n_D 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 n_D 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 n_D 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 n_D 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 n_D 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 n_D comprendido entre 1 ,65 y 1 ,8 y con un espesor comprendido entre 0 y 1 10 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:

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 espesor z de dicha tercera capa de alto índice refracción y el espesor t de dicha cuarta capa cumplen la siguiente relación:

{xyzt)-(129,5 188,3 116,0 89,0)· A- <1

donde

8,29 10⁴ -1,76 10\ - 1,18^■ 10⁴ 1,50 10⁴

-1,76-K)-⁴ 3,34 ·10⁴ -1,80 10^"5 -3,50-K)-⁵

-1,18-10^"4 -1,80 10⁵ 7,16· 10^-4 -2.60-10^"4

1,50 10^"4 -3,50·10-⁵ -2,60·10-⁴ 5,34 -10⁴ 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:

(jcyzf)-(129,7189,7 114,287,2) -A- <1

donde

1,53 -10³ -3,41-10⁴ -1,35 10^"4 8,99 10^"5

-3,41-10" 4,82^"4 -1,86 -lo^-5 9,77 -10^"6

-1,35-10" -1,86-K)-⁵ 1,12 -10^"3 -2,53-10"

8,99 lO^"5 9,77 · 10^"6 -2,53-10^"4 8,44 ·10⁴

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 presenta las siguientes características:

- una reflexión visible R_v¡_s por un ángulo de incidencia de la luz de 15^e 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 R_v¡_s por un ángulo de incidencia de la luz de 60^e 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 780- 1400 nm según la siguiente fórmula:

T ¹ IR-A - V ¿—i ^T^

,A 1

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

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 dicha primera capa de alto índice de refracción y/o dicha tercera capa de alto índice de refracción tienen un índice de refracción n_D 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 n_D inferior a 1 ,5. 10 - Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque dicha cuarta capa tiene un índice de refracción n_D inferior a 1 ,65.

1 1 - Lente según la reivindicación 10, caracterizada porque dicha cuarta capa tiene un índice de refracción n_D 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 1 1 , 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 Ti0₂ y una segunda subcapa de Zr0₂ 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 Si0₂ y una segunda subcapa de Al₂0₃ o viceversa.

15 - 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: