Lunettes de soleil

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Contexte

Les lunettes de soleil sont des lunettes conçues pour aider à protéger les yeux des rayons solaires excessifs. Les yeux sont extrêmement sensibles à la lumière et peuvent être facilement endommagés par une surexposition aux rayonnements dans les spectres visible et non visible. La lumière du soleil peut être simplement une source de distraction, mais une exposition prolongée peut provoquer des douleurs, des maux de tête ou même des dommages permanents au cristallin, à la rétine et à la cornée. Les effets à court terme d'une surexposition au soleil comprennent une réduction temporaire de la vision, connue sous le nom de cécité des neiges ou flash des soudeurs. Les effets à long terme comprennent les cataractes et la perte de la vision nocturne. Dans les deux cas, les dommages sont causés par la lumière ultraviolette (UV), qui brûle littéralement la surface de la cornée.

Les lunettes de soleil ont été inventées à l'origine pour réduire les reflets gênants et permettre une visualisation plus confortable dans une lumière vive. Les premières lunettes de soleil étaient simplement des verres teintés ou des verres en plastique qui étaient principalement destinés à réduire la luminosité. Les verres plus foncés étaient considérés comme meilleurs car ils bloquaient plus de lumière. Au fur et à mesure que notre compréhension de la nature nocive de la lumière du soleil a évolué, le besoin d'une meilleure protection des yeux a été reconnu et une technologie a été développée pour aider les lunettes de soleil à mieux filtrer les rayons nocifs du soleil, en particulier les rayons UV. Des modèles bon marché avec verres et montures en plastique aux marques de créateurs coûteuses avec verres dépoli et montures sur mesure, les lunettes de soleil sont disponibles dans une gamme stupéfiante de styles et de prix. Malheureusement, il n'y a aucun moyen de dire à partir de la couleur ou de l'obscurité de la lentille dans quelle mesure elle filtrera la lumière UV. De même, il existe peu de relation entre le prix des lunettes et leur capacité à bloquer la lumière UV.

Matières premières

Les lunettes de soleil se composent d'une paire de verres filtrant la lumière et d'une monture pour les maintenir en place. La grande majorité des verres sont en plastique colorisé, comme le polycarbonate. Cependant, le verre est toujours utilisé pour les marques de haute qualité. Les lentilles de la plus haute qualité sont optiquement précises et ne déforment pas les formes et les lignes. Ces objectifs, comme les objectifs de caméra, sont fabriqués à partir de verre optique poli et rectifié sans distorsion. Le verre borosilicaté utilisé dans ces lentilles est résistant aux rayures et est rendu résistant aux chocs en le gâchant avec divers traitements chimiques.

Des colorants organiques solubles et des pigments d'oxyde métallique sont ajoutés au matériau de la lentille pour absorber ou refléter la lumière de certaines fréquences. Ces additifs ne doivent cependant pas dénaturer excessivement les couleurs; par exemple, des verres mal colorés peuvent rendre difficile la détection de la bonne couleur des feux de circulation. Les verres gris produisent le moins de distorsion pour la plupart des gens, bien que l'ambre et le marron soient également bons. Le bleu et le violet ont tendance à déformer trop la couleur. Les additifs doivent également bloquer au moins une partie de la lumière bleue qui fait partie des rayons UV à basse fréquence. L'écran marron ou ambre est le meilleur contre la lumière bleue, mais au prix d'une certaine distorsion des couleurs. Divers revêtements chimiques ajoutés à la lentille peuvent améliorer la vision en réduisant la réflexion ou en éliminant la lumière polarisée.

Les montures de lunettes de soleil sont en métal ou en plastique. Les cadres métalliques, particulièrement chers, sont souvent constitués de mélanges de nickel et d'autres métaux tels que l'argent. Ces montures ont des caractéristiques conçues avec précision, telles que des plaquettes de nez sculptées et à cardan, des charnières durables avec des vis autobloquantes et des branches flexibles. Fabricants haut de gamme utilisent des combinaisons de nickel, d'argent, d'acier inoxydable, de graphite et de nylon dans leurs conceptions de pointe.

Conception

Il y a deux éléments clés à considérer concernant la conception, la mode et la fonction des lunettes de soleil. Au cours des dernières décennies, les lunettes de soleil sont devenues un article de haute couture, et le processus de conception actuel reflète ce statut. Les créateurs de vêtements haut de gamme, les vendeurs de parfums et les vendeurs d'articles de sport conçoivent des lunettes de soleil sur mesure pour promouvoir leur propre image. Dans l'ensemble, ces modifications de conception ne sont pas fonctionnelles ; ils sont destinés à augmenter l'attrait de la mode des lunettes. Les montures stylisées, les verres de forme unique et les logos en relief font tous partie de cette mystique du designer. Si certains modèles sont considérés comme « classiques » et intemporels, d'autres doivent être continuellement mis à jour pour satisfaire les goûts en constante évolution du public. Le marché des lunettes de soleil pour enfants est un autre domaine qui nécessite une refonte fréquente, car le style des lunettes change d'une saison à l'autre en fonction des liens de marchandisage avec des dessins animés populaires ou d'autres personnages.

D'un point de vue fonctionnel, les lunettes de soleil sont conçues spécifiquement pour une variété d'activités de plein air. Les amateurs de sport ont des exigences spécifiques qui se reflètent dans la conception des lunettes de soleil. Par exemple, les lunettes de soleil conçues pour les tireurs de pièges sont conçues pour offrir un contraste maximal afin de permettre une meilleure visualisation de leurs cibles de pigeon d'argile. D'autre part, les lunettes de soleil pour skieurs sont conçues pour contrer la lumière réfléchie par les surfaces enneigées. Les lentilles de ce type sont connues sous le nom de bloqueurs de bleu, car elles filtrent les rayons violets, bleus et certains rayons UV. Les pêcheurs et les plaisanciers ont leurs propres besoins particuliers qui doivent également être pris en compte. Aujourd'hui, il existe des lunettes de soleil conçues sur mesure pour ces activités et bien d'autres.

Les lunettes de soleil peuvent protéger les yeux de plusieurs manières. Les lunettes peuvent soit absorber, soit refléter certaines fréquences de lumière, car les deux réduisent la quantité de lumière qui pénètre dans les yeux. Les types absorbants utilisent diverses substances qui sont ajoutées au matériau de la lentille pour absorber sélectivement la lumière de fréquences spécifiques. Cette gamme de fréquences peut être contrôlée en changeant le mélange d'additifs de coloration. La force de l'absorption est contrôlée en ajustant la quantité d'additif. Les lentilles réfléchissantes ont des revêtements antireflet multicouches, constitués principalement de particules métalliques. Ces revêtements métalliques reflètent aussi bien toutes les couleurs de lumière et de rayonnement UV. Il existe des types réfléchissants avec des revêtements non métalliques, qui créent un effet de coloration. En faisant varier le type et la quantité d'additif colorant ou de revêtement, une grande variété de lentilles peut être produite. La couleur de la lentille finie indique quelle portion du spectre visible est transmise. Par exemple, si les verres sont jaunâtres foncés, ils absorbent les rayons violets, bleus et probablement certains rayons UV.

Un type spécial de lentille absorbante filtre la lumière polarisée. La lumière se compose en fait de deux ondes, l'une se propageant dans le plan horizontal et l'autre dans le plan vertical. Lorsque la lumière rebondit sur une surface plane, telle que la neige, les routes ou des objets métalliques brillants, la composante horizontale est considérée comme un éblouissement. Les verres polarisés sont fabriqués à l'aide d'un filtre optique spécial qui absorbe la composante horizontale de la lumière et ne transmet que la composante verticale. En conséquence, la lumière réfléchie brillante est éliminée et la fatigue oculaire est réduite. Cependant, les verres polarisés ne bloquent pas la lumière UV, ils nécessitent donc des revêtements ou des colorants supplémentaires pour fournir une protection complète des yeux.

Un autre type de lentille, la lentille photochromatique, contient des sels d'argent comme ceux utilisés dans les films photographiques. Ces verres s'assombrissent à l'extérieur et s'éclaircissent à l'intérieur. De cette façon, les lentilles changent de couleur en réponse à l'exposition aux UV. Cependant, la gamme de changement de couleur des lentilles n'est pas assez large pour être efficace contre la plupart des fréquences lumineuses, et bien qu'elles soient largement utilisées, les lentilles photochromatiques ne sont pas universellement acceptées par les optométristes.

Le processus de fabrication

Lentilles

• 1 Le colorant peut être ajouté aux lentilles de deux manières principales, soit en ajoutant de la couleur au matériau de lentille fondu avant la formation de la lentille, soit en post-revêtement chimiquement la lentille finie pour obtenir la teinte souhaitée. Dans la première méthode, les additifs colorants sont incorporés dans la lentille tandis que le plastique ou le verre est à haute température et encore liquéfié. Des colorants organiques solubles ou des pigments d'oxyde métallique sont ajoutés au plastique. Des oxydes métalliques ou des particules métalliques sont incorporés dans le verre.
• 2 Une fois que les additifs appropriés ont été mélangés, le plastique ou le verre fondu est ensuite moulé dans la forme générale de la lentille, ou « palette ». Les verres bon marché sont de simples rondelles placées dans des montures. Les lentilles chères sont préparées d'une manière similaire à la méthode par laquelle les lentilles de prescription sont fabriquées. Tout d'abord, la rondelle de lentille appropriée est placée dans un lensomètre, un instrument qui est utilisé pour trouver le centre optique de l'ébauche.
• 3 La lentille est ensuite placée dans un générateur de courbes, qui rectifie l'arrière de la lentille selon la prescription du patient. Une meuleuse de bords rectifie ensuite le bord extérieur à sa forme appropriée et met un biseau sur le bord, permettant à la lentille de s'adapter correctement dans les montures.
• 4 Les lentilles peuvent désormais être recouvertes d'un matériau antireflet. La méthode de post-revêtement produit des lentilles dont le revêtement est plus uniforme quelle que soit la configuration de la lentille. Il permet également de retirer et de recouvrir le revêtement une fois la lentille réalisée. Un tel revêtement peut être appliqué par un procédé de revêtement sous vide, utilisé pour déposer une couche antireflet sur la surface de la lentille afin de réduire les réflexions internes. Ce léger revêtement bleuâtre est également couramment utilisé sur les objectifs d'appareil photo et les jumelles.

Cadres

• 5 Les verres finis sont maintenant prêts à être montés dans des montures de lunettes. Les montures sont conçues pour maintenir les lentilles en place à l'aide d'une monture à tension ou à vis. Le montage sous tension est généralement utilisé dans les cadres en plastique. Dans ce type de monture, les dimensions de l'ouverture du verre sur la face avant de la monture sont un peu plus petites que le verre lui-même. De cette manière, les verres peuvent être enfoncés dans leurs ouvertures respectives à travers le bord avant de la monture sans tomber de son bord arrière. Une rainure est formée dans la périphérie de chacune des ouvertures, et celles-ci s'accouplent avec une arête formée sur la périphérie des lentilles gauche et droite respectives. Le matériau de la monture en plastique permet un étirement ou un allongement suffisant pour permettre aux lentilles de s'enclencher dans ces rainures.
• 6 Les montures en métal utilisent une conception à vis, car le métal a tendance à se déformer facilement et ne peut pas non plus tenir les verres. La structure métallique des cadres a de fines sections extrudées qui sont pliées dans les formes souhaitées. La structure de monture entourant les ouvertures de lentille forme une boucle ouverte dans laquelle la lentille est insérée. Une fois la lentille insérée, la boucle est fermée en fixant une vis aux deux extrémités ouvertes.

Contrôle qualité

Au-delà des réglementations garantissant que le verre et le plastique utilisés dans les lentilles sont incassables, il existe peu de réglementation gouvernementale sur les lunettes de soleil. L'étiquetage des taux d'absorbance des deux types de lumière UV, UVA et UVB, est volontaire, mais l'American National Standards Institute (ANSI) a établi des directives de transmittance pour les verres à usage général et spéciaux. Selon ces normes, les lentilles cosmétiques à usage général doivent bloquer 70 % des UVB, les lentilles à usage général doivent bloquer 95 % des UVB et la plupart des rayons UVA. Un usage spécial doit bloquer 99% des UVB.

Dans une large mesure, le degré de contrôle de qualité imposé à la fabrication de lunettes de soleil est fonction du type de lunettes de soleil. Les modèles en plastique bon marché se soucient peu de la perfection optique; ils peuvent contenir des défauts qui fausseront la vision du porteur. D'un autre côté, les verres coûteux visent une qualité optique élevée et sont contrôlés en conséquence. Il existe une variété de méthodes instrumentales utilisées pour évaluer la distorsion de la lentille finie, mais un test simple consiste simplement à tenir les lunettes à bout de bras et à regarder une ligne droite au loin. Déplacez lentement les lentilles le long de la ligne. Si la lentille fait osciller ou plier la ligne, les lentilles sont optiquement imparfaites. Pour de meilleurs résultats, regardez à travers les bords extérieurs de la lentille ainsi que le centre.

Sous-produits/Déchets

Il n'y a pas de sous-produits particuliers résultant de la fabrication de lunettes de soleil. Les déchets comprennent le plastique, le verre et les déchets métalliques provenant du meulage des verres et de la fabrication des montures.

Le futur

Les processus de fabrication des lunettes de soleil sont devenus de plus en plus sophistiqués en réponse à une demande croissante de lunettes élégantes et de haute qualité. De nouveaux revêtements et colorants offrant une meilleure protection contre les rayons UV continuent d'être développés. Des améliorations dans la façon dont les cadres sont fabriqués continuent d'être apportées. Par exemple, le brevet américain 5 583 199 décrit une nouvelle façon de fabriquer des cadres à partir d'une seule pièce de métal. De nouveaux types de lunettes de protection solaire haute performance seront développés au fur et à mesure des progrès réalisés dans les domaines de l'optique, de la chimie des surfaces, de la métallurgie et autres.