Покрытие без фтора Dev-02-003 от Canon Optron: экологическая революция в оптике для фотографов

Подразделение Canon Optron ведет разработку нового защитного покрытия Dev-02-003, полностью лишенного фтора, для применения на передних линзах объективов. Новая технология создается для замены традиционных водо- и грязеотталкивающих фторсодержащих пленок, попавших под законодательные ограничения из-за содержания пер- и полифторалкильных веществ (ПФАС). При этом покрытие сохраняет абсолютную устойчивость к механическому истиранию, воздействию спиртов и не дает каплям воды удерживаться на стекле.

Содержание13 разделов · нажмите, чтобы развернуть

Почему индустрия оптики отказывается от привычных фтористых покрытий

Каждый, кто снимает репортажи в проливной дождь, пейзажи у водопадов или морские брызги на побережье, знает ценность качественного гидрофобного покрытия на переднем элементе. В течение последних пятнадцати лет фторсодержащие пленки (Fluorine coating) служат отраслевым стандартом. Именно благодаря им капли воды скручиваются в аккуратные шарики и легко скатываются с линзы, а отпечатки пальцев, пыль и жирные пятна оттираются простой салфеткой из микрофибры без применения агрессивных чистящих жидкостей.

Однако химический состав этих покрытий содержит соединения из группы ПФАС (PFAS). В научной среде их называют «вечными химикатами» из-за того, что их молекулярная структура практически не распадается в естественной среде. Попадая в почву и воду, эти вещества накапливаются в живых организмах и создают долговременные экологические риски.

Законодательные органы ЕС и США уже начали процесс полного запрета и жесткого регулирования оборота ПФАС. Для производителей оптики это означает скорый запрет на продажу объективов с классическими фторсодержащими защитными слоями. Появление альтернативных технологий стало не просто вопросом экологии, а условием выживания для оптических брендов.

Флюорит внутри и фтор снаружи: разница между элементом и покрытием

Среди фотографов часто возникает путаница между флюоритовыми линзами, исправляющими аберрации внутри объектива, и защитным фтористым покрытием, наносимым на внешнее стекло. Это принципиально разные вещи.

Природный кристалл флюорита — это химическое соединение фторида кальция (CaF₂). В оптике его используют благодаря аномально низкой дисперсии и низкой преломляющей способности. Обычное оптическое стекло преломляет лучи света разной длины волны под разным углом. Красный, зеленый и синий спектры фокусируются на разных расстояниях от матрицы, образуя цветную кайму вокруг контрастных деталей — так называемые хроматические аберрации или вторичный спектр.

Компании Canon удалось совершить прорыв еще в конце 1960-х годов, создав технологию выращивания крупных искусственных монокристаллов флюорита высокой чистоты. Комбинируя флюоритовый элемент со стеклянными линзами, инженеры добились того, что все спектральные лучи сходятся строго в одной точке. Это дает высочайшую резкость и отсутствие цветовых искажений на открытых диафрагмах.

Характеристика	Оптический элемент из флюорита (CaF₂)	Внешнее фторсодержащее покрытие
Расположение	Внутри оптической схемы объектива	Самая наружная поверхность передней линзы
Назначение	Устранение хроматических аберраций и цветной каймы	Защита от воды, жира, грязи и отпечатков пальцев
Технология	Выращивание монокристаллов высокой чистоты	Вакуумное напыление тончайшей химической пленки
Законодательный статус	Не подпадает под запрет ПФАС (кристаллическая структура)	Подлежит полной замене из-за норм ПФАС

Первым коммерческим объективом с флюоритовым элементом стал легендарный телеобъектив Canon FL-F 300mm f/5.6, выпущенный в мае 1969 года серия FL использовала байонет FL до внедрения FD.

_FL-F300mm f/5.6 Источник: Canon Camera Museum_

Флюоритовые кристаллы внутри объективов не выделяют химических веществ в окружающую среду и остаются базовой технологией для профессиональной оптики серии L. А вот внешние тонкопленочные покрытия, которые наносятся методом вакуумного напыления для отталкивания грязи, требуют полной замены состава.

Проблема износостойкости: где споткнулись ранние бессфтористые составы

Разработать гидрофобную пленку без использования фтора — задача вполне решаемая. Компания Canon уже выпускала на рынок бессфтористое покрытие под артикулом OR-510. Однако у первого поколения технологий существовал критический изъян: низкая устойчивость к механическому трению.

В реальной практике фотограф постоянно протирает переднюю линзу объектива. На микрофибру или грубую ткань рубашки попадают песчинки и пыль, которые работают как абразив. При испытаниях на истирание стандартным нетканым материалом покрытие OR-510 деградировало стремительно: после 10 000 циклов протирания под давлением в 1 кгс/см² оно сохраняло лишь 23% от своих начальных водоотталкивающих качеств. Для профессионального объектива стоимостью в несколько тысяч долларов, эксплуатируемого в тяжелых погодных условиях, подобный износ означал бы потерю защитных свойств в первый же сезон съемок.

Технический прорыв: характеристики и испытания покрытия Dev-02-003

Дочерняя компания Canon Optron, расположенная в префектуре Ибараки и отвечающая за разработку кристаллов и материалов вакуумного напыления, представила состав с рабочим названием Dev-02-003. Это гидрофобное и олеофобное покрытие полностью лишено фтористых соединений и соответствует самым жестким экологическим нормам, но при этом по долговечности не уступает классической химии.

Главное достижение Dev-02-003 — сохранение 100% начальных характеристик после аналогичного стресс-теста на 10 000 циклов истирания.

Параметр и метод испытания	Новый состав Dev-02-003	Состав прошлого поколения OR-510
Начальный краевой угол смачивания (чистая вода, 2,5 мкл)	109°	108°
Начальный краевой угол смачивания (гексадекан, 2,5 мкл)	37°	37°
Угол скатывания (чистая вода, 30 мкл)	1°	1°
Динамический коэффициент трения	0,10	0,10
Сохранение гидрофобности после 10 000 циклов истирания	100%	23%
Устойчивость к спирту (краевой угол после 100 протирок этанолом)	107°	108°

Данные получены при нанесении пленки на стеклянную подложку марки BK7 в лабораториях Canon Optron.

Показатель краевого угла смачивания в 109° означает, что капля воды на поверхности передней линзы принимает форму, близкую к сферической, и не растекается. Угол скатывания всего в 1° гарантирует: капли сдуваются порывом ветра или соскальзывают даже при минимальном наклоне тубуса объектива. Тест на устойчивость к растворителям подтвердил, что регулярная очистка оптики изопропиловым или этиловым спиртом не разрушает структуру слоя (угол смачивания остался на уровне 107°).

Технология нанесения и производственный процесс

Чтобы пленка толщиной в несколько нанометров держалась на оптическом стекле, нужен сложный технологический процесс. Напыление производится методом вакуумного резистивного нагрева в специализированных камерах.

Процесс нанесения Dev-02-003 включает следующие этапы:

• Предварительная химическая очистка подложки органическими растворителями в течение 3 минут.
• Вакуумное напыление промежуточного адгезионного слоя диоксида кремния (SiO₂) продолжительностью 10 минут.
• Финишная ионно-лучевая очистка поверхности (напряжение 500 В, ток 500 мА, смесь газов аргона и кислорода) в течение 1 минуты для активации связей.
• Резистивное испарение 60 миллиграммов материала Dev-02-003 при токе 200 А в глубоком вакууме (давление не выше 7,0 × 10⁻⁴ Па).
• Суточная выдержка (отверждение) готового элемента при комнатной температуре.

Благодаря слою SiO₂ и ионной обработке молекулы нового покрытия буквально «врастают» в кристаллическую решетку поверхностного слоя линзы, чем и объясняется четырехкратное преимущество в стойкости к механическому износу по сравнению с прошлыми бессфтористыми аналогами.

Как новое покрытие повлияет на работу фотографа и линейки объективов

Для практикующего фотографа переход на Dev-02-003 пройдет незаметно в плане техники съёмки, но решит ряд эксплуатационных проблем.

• Репортажная и спортивная съёмка: При работе на открытых стадионах или во время автокросса передний элемент объектива мгновенно покрывается пылью, грязью и брызгами. Низкий коэффициент трения (0,10) позволяет быстро смахнуть грязь салфеткой, не опасаясь оставить микроцарапины на дорогостоящем просветлении.
• Пейзажная и тревел-фотография: При съёмке у моря соленая морось скатывается с передней линзы, не высыхая в виде белых кругов, которые обычно ухудшают контраст снимка и создают сильные паразитные блики от солнца.
• Коммерческая и стоковая съёмка: Чистота переднего элемента напрямую влияет на микроконтраст картинки. Отсутствие жирных разводов избавляет от необходимости тратить время на ретушь мелких соринок и снижения контраста в редакторе.

Первыми объективами, которые получат покрытие Dev-02-003, почти наверняка станут длиннофокусные фиксы серии L — такие как профессиональные супертелеобъективы например, RF 400mm f/2.8L IS USM или RF 600mm f/4L IS USM. Эта оптика работает в самых жестких погодных условиях, а относительно небольшие объемы её производства позволят инженерам провезти полноценные обкаточные испытания в реальной эксплуатации перед тем, как переводить на новый состав массовую зум-оптику вроде 24-70mm f/2.8 или 70-200mm f/2.8.

Полувековая история Canon Optron: от флюоритовой руды до химических технологий

Компания Canon Optron не просто выполняет заказы головной корпорации, а выступает самостоятельным научно-производственным центром с пятидесятилетней историей. Именно здесь создавались ключевые материалы, сделавшие белые телеобъективы Canon стандартом в спортивной фотожурналистике.

Год	Веха в истории компании Canon Optron
1966	Начало первых экспериментов по выращиванию кристаллов флюорита на заводе Canon в Торидэ
1968	Запуск первого промышленного производства искусственных кристаллов CaF₂
1972	Старт разработки материалов для вакуумного напыления оптических покрытий
1974	Официальное основание компании Optron Inc.
1983	Переход 100% акций компании под контроль Canon Inc.
2001	Переезд производства и лабораторий в город Юки (префектура Ибараки)
2004	Переименование предприятия в Canon Optron, Inc.
2007	Расширение линейки продукцией Canon Chemicals (специальные лаки и клеи для оптики)
2020	Передача исторических образцов искусственного флюорита в музей JCII Camera Museum
2024	Празднование 50-летнего юбилея компании
2025	Успешное получение сертификата качества ISO 9001

Сегодня производственный комплекс Canon Optron занимает более 38 000 квадратных метров. Помимо оптических материалов, подразделение занимается исследованиями в смежных областях — включая разработку твердых оксидных электролитов для перспективных литий-ионных аккумуляторов направление открыто в 2016 году.

Итоги развития бессфтористых технологий в оптике

Переход на защитное покрытие Dev-02-003 — это вынужденный, но технологически оправданный шаг всей оптической индустрии. Компания Canon Optron смогла доказать, что отказ от экотоксичных веществ ПФАС не требует жертвовать надежностью и качеством техники. Фотографы получают долговечную оптику, устойчивую к агрессивной внешней среде, а индустрия делает шаг в сторону соответствия современным экологическим стандартам.

FAQ

Что такое ПФАС и почему их запрещают в фототехнике?

ПФАС (пер- и полифторалкильные вещества) — это группа синтетических органических соединений, обладающих сильнейшими водо- и жироотталкивающими свойствами. Из-за чрезвычайно прочной связи углерода и фтора они практически не разлагаются в природе и накапливаются в организме человека. Чтобы предотвратить загрязнение окружающей среды, международные регуляторы выводят ПФАС из производства, что заставляет производителей оптики искать новые составы для покрытий.

Чем флюоритовая линза отличается от фторсодержащего покрытия?

Флюоритовая линза — это внутренний оптический элемент, выточенный из искусственно выращенного кристалла фторида кальция (CaF₂). Он служит для устранения хроматических аберраций. Фторсодержащее покрытие — это тончайшая гидрофобная пленка, наносимая на внешнюю поверхность переднего стекла для защиты от грязи и воды. Флюоритовые кристаллы безопасны и под запрет не подпадают.

Потеряют ли новые объективы в гидрофобных свойствах без фтора?

Нет. Лабораторные тесты покрытия Dev-02-003 показывают начальный краевой угол смачивания 109°, что полностью соответствует показателям лучших фторсодержащих пленок. Капли воды скатываются с линзы под углом наклона всего в 1°.

Не сотрется ли бессфтористое покрытие при частой чистке объектива?

Прошлые версии бессфтористых пленок (например, OR-510) действительно быстро изнашивались. Однако новый состав Dev-02-003 сохраняет 100% своих свойств даже после 10 000 циклов механического истирания и устойчив к протирке этиловым или изопропиловым спиртом.