Photogray

Photogray — это торговая марка фотохромных линз для очков, способных обратимо изменять светопропускание в зависимости от интенсивности ультрафиолетового (УФ) излучения. В затемнённом состоянии линзы выполняют функцию солнцезащитных очков, а в помещении или при отсутствии УФ-излучения становятся практически прозрачными. Технология разработана и производится американской компанией Corning Incorporated (США). Название «Photogray» стало нарицательным для обозначения всего класса фотохромных очковых линз, хотя существуют и другие бренды (например, Transitions, SunSensors).

История

Разработка и первые выпуски

Первые эксперименты с фотохромными материалами для оптики начались в 1960-х годах. В 1964 году компания Corning Glass Works (ныне Corning Incorporated) представила прототип стеклянной линзы, которая темнела под действием солнечного света. Массовое производство линз под маркой Photogray стартовало в 1966 году. Первые образцы были изготовлены из специального фотохромного стекла, содержащего микрокристаллы галогенидов серебра (AgCl, AgBr). Под воздействием УФ-излучения эти кристаллы распадались на атомы серебра и галогена, что приводило к потемнению линзы. В отсутствие УФ-излучения процесс обращался — атомы рекомбинировали, и линза светлела.

Эволюция технологии

В 1970-х годах Corning выпустила улучшенную версию — Photogray Extra, которая имела более высокую скорость затемнения и осветления, а также меньшую зависимость от температуры окружающей среды. В 1980-х годах появились линзы Photogray Dark с увеличенной степенью затемнения (до 85–90 %). В 1990-х годах компания начала выпуск полимерных (пластиковых) фотохромных линз, которые были легче и безопаснее стеклянных. В 2000-х годах технология была интегрирована в линзы с высоким индексом преломления и асферическим дизайном.

Принцип действия

Физико-химический механизм

Фотохромный эффект в линзах Photogray основан на обратимых фотохимических реакциях. В состав стекла или полимера вводятся светочувствительные соединения — обычно галогениды серебра (в стеклянных линзах) или органические фотохромные молекулы (в пластиковых линзах). Под действием ультрафиолетового излучения (длина волны 300–400 нм) происходит диссоциация молекул:

• В стеклянных линзах: Ag⁺ + Cl⁻ → Ag⁰ + Cl⁰ (атомы серебра образуют коллоидные частицы, поглощающие видимый свет).
• В пластиковых линзах: органические молекулы (например, нафтопираны или спирооксазины) переходят из бесцветной в цветную форму за счёт изменения конформации (циклизация/раскрытие кольца).

При прекращении УФ-облучения (в помещении, в тени или в автомобиле, где стекло задерживает УФ) реакция обращается: атомы серебра рекомбинируют с галогеном, а органические молекулы возвращаются в исходную форму. Время полного осветления составляет от 2 до 15 минут в зависимости от температуры и состава линзы.

Зависимость от температуры

Скорость и степень затемнения линз Photogray зависят от температуры окружающей среды. При низких температурах (например, зимой) линзы темнеют быстрее и сильнее, при высоких (жаркий климат) — медленнее и слабее. Это связано с тем, что при нагреве увеличивается скорость обратной реакции (рекомбинации), что снижает равновесную степень затемнения. В жаркую погоду (выше +30 °C) линзы могут не достигать максимальной темноты.

Виды и классификация

По материалу

• Стеклянные линзы Photogray — изготавливаются из фотохромного стекла. Отличаются высокой оптической чистотой, устойчивостью к царапинам, но тяжелее и хрупче пластиковых.
• Пластиковые линзы Photogray — изготавливаются из полимеров (CR-39, поликарбонат, Trivex). Легче, безопаснее (не бьются на осколки), но менее устойчивы к царапинам и могут иметь более медленное осветление.

По степени затемнения

• Photogray — стандартная версия, затемнение до 70–75 %.
• Photogray Extra — улучшенная версия с более быстрым затемнением и осветлением, степень затемнения до 80 %.
• Photogray Dark — версия с повышенной степенью затемнения (до 85–90 %), предназначенная для яркого солнечного света.
• Photogray Sun — линзы, которые остаются слегка затемнёнными даже в помещении, обеспечивая постоянную защиту от УФ.

По цвету

Изначально линзы Photogray имели серый или коричневый оттенок. В современных версиях доступны также зелёные, синие и фиолетовые тона, но серый остаётся наиболее популярным из-за нейтральной цветопередачи.

Применение

Коррекция зрения

Основное применение — очковые линзы для коррекции близорукости, дальнозоркости, астигматизма и пресбиопии. Фотохромные линзы позволяют пациентам не носить отдельные солнцезащитные очки, что удобно в повседневной жизни. Они особенно популярны среди водителей (хотя в автомобилях эффект ослаблен из-за УФ-фильтрации стекла), людей, часто выходящих на улицу, и детей.

Защита от ультрафиолета

Линзы Photogray блокируют до 100 % УФ-излучения (УФ-А и УФ-Б) в любом состоянии — как в затемнённом, так и в прозрачном. Это обеспечивает защиту глаз от катаракты, макулодистрофии и фотокератита.

Спортивные и защитные очки

Фотохромные линзы используются в спортивных очках (для велосипедистов, бегунов, лыжников) и в защитных очках для работы на открытом воздухе, где требуется быстрая адаптация к меняющимся условиям освещения.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Удобство: не нужно менять очки при переходе из помещения на улицу.
• Защита от УФ-излучения в любом состоянии.
• Широкий выбор диоптрий и дизайнов.
• Долговечность (срок службы линз — 2–3 года, затем фотохромные свойства могут ослабевать).

Недостатки

• Зависимость от температуры: в жаркую погоду линзы темнеют слабее.
• Медленное осветление (до 10–15 минут) в холодную погоду.
• Снижение фотохромного эффекта в автомобиле (из-за УФ-фильтрации лобового стекла).
• Более высокая стоимость по сравнению с обычными линзами.
• Со временем (через 2–3 года) фотохромные свойства могут ухудшаться, линзы перестают полностью осветляться.

Интересные факты

• Название «Photogray» происходит от греческого «photos» (свет) и английского «gray» (серый) — по цвету линз в затемнённом состоянии.
• В 1970-х годах линзы Photogray использовались в очках для астронавтов программы «Аполлон» для защиты от яркого солнечного света в космосе.
• В России и странах СНГ термин «фотогрей» часто используется как синоним любых фотохромных линз, независимо от производителя.
• Технология Photogray была удостоена премии «Оскар» в области оптики (Optical Society of America Award) в 1987 году за вклад в развитие очковой оптики.

Источники

• Corning Incorporated. «Photogray: The History of Photochromic Lenses». — Corning Museum of Glass, 2005.
• Козлов, В. И. «Фотохромные материалы в оптике». — М.: Наука, 1990.
• ГОСТ Р 51854-2001. «Линзы очковые. Общие технические условия».
• Патент США № 3,197,294 (1965) — «Photochromic glass».
• Smith, R. J. «Photochromic Lenses: A Review of Materials and Applications». — Journal of Optical Technology, 2012, vol. 79, no. 4.