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Les matériaux • Les teintes • Les trempes • Les traitements • Les lentilles

En quoi sont faites vos lunettes?
Une petite visite guidée à travers les types de lentilles...

LES MATÉRIAUX

Actuellement, trois (3) types de matériaux sont utilisés dans la fabrication des lentilles ophtalmiques :

• la matière minérale (verre)
• la matière organique (plastique)
• le polycarbonate

La matière minérale (le verre)
Avant l'apparition de la matière plastique, tous les verres étaient fabriqués de matière minérale (en verre). Le verre en lui-même est très peu résistant à l'impact et peut se fracturer en plusieurs petits débris très pointus. Ces morceaux de verre peuvent blesser l'oeil.

Il existe des procédés de trempage qui augmenteront la résistance à l'impact. Ces procédés de trempage se font soit par la chaleur, soit par un procédé chimique. Mais ces procédés de trempage ne rendent pas le verre "incassable". Aussi, le verre est, somme toute, plus lourd que les autres matières.

La lentille de verre (de matière crown) transmet environ 91.6 % de la lumière.

Les lentilles de verre avec une densité supérieure (indice 1.6 et 1.7) sont utilisées pour les fortes myopies puisqu'elles sont plus minces (lentilles amincies), donc, moins lourdes.

La matière organique (le plastique)
La matière plastique est d'abord et avant tout une résine. On l'appelle aussi CR-39 (ou carbonate de diallylglycol). Il existe plusieurs avantages à posséder des lentilles ophtalmiques en plastique : elles sont beaucoup plus résistantes à l'impact, 50 % plus légères, ont moins tendance à s'embuer et elles absorbent les rayons ultraviolets jusqu'à 350 nm (nanomètres).

Par contre, la surface des lentilles de plastique se raye facilement. On peut alors y ajouter un traitement anti-égratignures. À puissance égale, celles-ci sont plus épaisses que les lentilles minérales. Le traitement anti-reflets y est moins efficace que sur une lentille de verre.

La grande majorité des verres prescrits actuellement sont en plastique, d'autant plus que les verres amincis en plastique pour les prescriptions importantes sont disponibles depuis peu.

La lentille de plastique transmet environ 92.2 % de la lumière, donc 0.6 % de plus que le verre. Elle occasionne moins d'éblouissement et les réflexions internes (dans la lentille) sont diminuées.

Enfin, les lentilles de plastique sont plus susceptibles de se déformer si elles sont insérées dans une monture avec une tension trop grande. Ces lentilles doivent donc être taillées exactement aux bonnes dimensions avant de les insérer dans une monture.

Le polycarbonate
Le polycarbonate est aussi une lentille de plastique. Le polycarbonate est un lexan : sa caractéristique principale est sa résistance à l'impact. Cette lentille est de loin la plus résistante de toutes. Les premières fenêtres et vitres anti-balles des années '60 étaient de polycarbonate. Le polycarbonate est 10 % plus mince que le verre et 15 % plus mince que le plastique.

Par contre, c'est un plastique assez mou; il se raye donc très facilement. Mais l'ajout d'un revêtement anti-égratignures en fait une lentille de premier choix. D'ailleurs, le polycarbonate est la lentille industrielle idéale, même si, encore aujourd'hui, la disponibilité de ces lentilles laisse à désirer.

Le polycarbonate est donc recommandé dans les situations où la protection oculaire est un facteur majeur : les athlètes, les enfants et les individus qui ont un seul oeil fonctionnel (patients monoculaires) sont les candidats idéaux pour le polycarbonate.

Le polycarbonate possède aussi l'avantage d'absorber tous les rayons ultraviolets jusqu'à 380 nm.

LES TEINTES COSMÉTIQUES

Pour mieux paraître, pour voir la vie en rose, en bleu, en vert...

On appelle aussi les lentilles teintées des lentilles absorbantes. On peut les classer de deux façons : selon leur teinte propre ou alors selon la transmission de la lumière qu'elles permettent.

L'absorption relative de chaque teinte peut aussi être notée de différentes façons :

• directement par la transmission,
• par des lettres, soit A, B C ou D ou
• par des chiffres, soit 1, 2, 3 ou 4 (du plus pâle au plus foncé).

Les lentilles ophtalmiques de verre (matière minérale) sont fabriquées en matière crown et transmettent 91.6 % de la lumière. Près de 8.4 % de la lumière est ainsi perdue par la réflexion. Le verre crown absorbe les rayons ultraviolets en deçà de 290 nm mais ce sont les rayons UV entre 290 et 380 = nm qui sont les plus dangereux pour les yeux. Les rayons infrarouges ne sont nullement arrêtés par le verre.

Ces lentilles peuvent être teintées dans la matière directement (dans la masse) par le fabricant. L'avantage évident est que la teinte ne se détériore pas, mais le désavantage est que la coloration du verre variera selon son épaisseur : la teinte sera plus foncée à l'endroit où le verre est plus épais, ce qui est très peu esthétique dans le cas où la puissance optique des verres est importante. On peut aussi teinter les lentilles de verre à leur surface en y déposant un oxyde métallique.

Les lentilles ophtalmiques en plastique (résine ou matière organique) offrent une plus grande variété de teintes puisqu'elles sont teintées à leur surface par trempage dans une teinture appropriée. Plus le temps de trempage est long, plus la lentille sera teintée. Les teintes "graduées" (de foncé à pâle) sont ainsi facilement réalisables.

Les lentilles de plastique absorbent peu les rayons infrarouges et que les rayons ultraviolets jusqu'à 350 nm.

Quelle teinte pour quel usage?
Une question fréquemment posée à l'optométriste : quelle lentille teintée offre la meilleure protection ou quelle teinte de mode peut-on se permettre sans que cela n'affecte la vision?

Pour des conditions normales, une transmission entre 15 et 30 % (atténuation de l'ordre de 70 à 85 %) de la lumière est adéquate pour combattre les effets de l'éblouissement. Les individus plus longuement exposés au soleil doivent porter des verres qui transmettent 15 % ou moins de lumière.

Évidemment, il faut éviter de porter des lentilles teintées à la pénombre ou lorsqu'il fait sombre. Une étude a montré que des lentilles teintées portées en auto à la pénombre pouvaient réduire la vision jusqu'à 60 %.

En ce qui concerne les reflets provenant des systèmes d'éclairage, les teintes légères réussissent à atténuer certaines réflexions, mais jamais comme les traitements anti-reflets.

• Couleur grise
  La teinte grise est la teinte la plus populaire pour la protection solaire, et pour cause... La principale caractéristique du gris est sa transmission uniforme à travers tout le spectre lumineux. Cette teinte ne change donc pas la vision naturelle des couleurs.
  
  
• Couleur jaune
  La teinte jaune est spécialement sujette à certaines spéculations. Traditionnellement, en effet, elle fut utilisée comme lentille "de tir à la carabine", et nombre de tireurs rapportent que leur habileté à tirer est améliorée par cette teinte. Mais des études ont montré que ce n'était pas toujours le cas. Cette teinte, aussi appelée "jaune sodium" absorbe la lumière bleue du spectre lumineux et peut être utile pour réduire l'éblouissement d'un ciel très bleu, par exemple. La teinte jaune est aussi utilisée pour augmenter le contraste, à la chasse comme en ski, lors de la tombée du jour. Mais il semble que l'effet de cette teinte ne dure pas plus de 30 à 45 minutes.
  
  
• Couleur verte
  La teinte verte offre une courbe de transmission qui ressemble beaucoup à celle de l'oeil humain. Les militaires, surtout, ont popularisé cette teinte. Il y a une bonne absorption, tant dans les rayons infrarouges que dans les rayons ultraviolets. Par contre, ceci est valable pour la lentille de verre seulement puisque la lentille de plastique verte absorbe peu les infrarouges
  
  
• Couleur brune
  La teinte brune est souvent utilisée pour les lunettes solaires. Cette teinte offre certaines caractéristiques de la teinte jaune en ce qu'elle absorbe aussi les longueurs d'onde dans le bleu. Mais la couleur grise demeure sans doute la plus efficace quant au rendu des couleurs.
  
  
• Couleur rose
  La teinte rose est souvent utilisée dans des situations d'éclairage non favorables à l'intérieur, tel que l'éclairage brillant des fluorescents ou lors de situations éblouissantes dans le milieu de travail. À cause de l'absorption par le rose des rayons ultraviolets en-deçà de 350 nm, les individus plus âgés qui souffrent de cataractes peuvent être plus confortables avec une teinte rose. De plus, les gens qui ont eu une opération chirurgicale pour les cataractes peuvent aussi bénéficier de l'absorption de certains rayons ultraviolets. Cependant, un traitement anti-UV a le même effet sans devoir ajouter une couleur. Normalement, seules les teintes rose pâle sont recommandées puisque le rose foncé modifie la perception des couleurs et cause des inconforts oculaires.

Quoi choisir? Discutez de ces aspects avec votre optométriste. Il est en mesure de répondre à toutes vos questions concernant la ou les teintes qui vous seront utiles.

LES TREMPES

Vos lentilles sont-elles sécuritaires? Voici comment on peut les rendre plus résistantes.

Toutes les lentilles ophtalmiques doivent rencontrer des normes quant à leur résistance à l'impact. Toute lentille conventionnelle (non industrielle) doit avoir une épaisseur minimale de 2 mm au centre. L'épaisseur moyenne entre le centre et le bord de la lentille ne doit pas être inférieure à 1.7 mm. L'épaisseur au bord ne doit pas être inférieure à 1 mm en son point le plus mince.

En ce qui concerne les verres pour la protection oculaire industrielle, l'épaisseur au bord, comme au centre, ne doit pas être inférieure à 3 mm.

Les lentilles de plastique et le polycarbonate sont plus résistantes à l'impact de par la nature de leur composition. Elles sont même moins susceptibles de briser que même le verre le plus sécuritaire.

Les lentilles de verre peuvent être traitées de deux façons pour augmenter leur résistance à l'impact. Mais en aucun cas, le verre peut être dit «incassable». Une telle lentille de verre n'existe pas. C'est la raison pour laquelle les lentilles de verre ne doivent pas être employées, pour quelque raison que ce soit, dans le milieu industriel.

La lentille minérale peut donc être traitée à la chaleur (trempes thermiques) ou par des produits chimiques (trempes chimiques) pour améliorer leur résistance.

Voyons ces deux procédés :

• La trempe thermique (chaleur)
  Après que la lentille est taillée à la dimension voulue et que ses bords ont la forme désirée, elle est placée sous vide et est chauffée à une température proche de celle de son ramollissement. La température idéale doit être supérieure à 600 degrés Celsius. Puis la lentille est refroidie rapidement (par un jet d'air froid ou par immersion dans un liquide froid) afin qu'une tension existe entre les couches moléculaires interne et externe du verre. Ce processus déforme quelque peu la surface du verre.
  
  Le principal désavantage du trempage par la chaleur est que ce traitement n'est valable que lorsque la lentille est exempte de rayures plus ou moins profondes. Si une lentille est fortement rayée, elle doit donc être changée pour offrir le maximum de sécurité.
  
  
• La trempe chimique
  La lentille est placée dans un bain chimique très chaud où un échange d'ions prendra place à la surface du verre. Le verre contient des ions sodium et la lentille est submergée dans un bain de sels de potassium. À une température de 440 degrés Celsius, les ions sodium du verre sautent de la superficie et les ions potassium du bain vont se loger dans les cavités créées par le départ des ions sodium. Les ions potassium ont un format plus grand que les ions sodium. Il y a donc compression sur une faible épaisseur de la surface. La résistance mécanique du verre est donc augmentée.
  
  La lentille baigne dans ce mélanger chimique pour environ 15 à 17 heures afin que l'échange ionique prenne place le plus profondément possible dans la lentille. Au contraire de la trempe thermique, il n'existe aucune façon de vérifier sa présence : il faut donc se fier à l'honnêteté du laboratoire.
  
  La résistance aux chocs est supérieure dans le cas du trempage chimique. La résistance aux chocs est alors proche de celle des verres en matière organique. Le traitement chimique permet aussi une qualité optique supérieure au verre puisque la température utilisée est moindre.

LES TRAITEMENTS ANTI-ÉGRATIGNURES ET ANTI-REFLETS

Le traitement anti-égratignures
À cause de la tendance des lentilles de plastique à se rayer plus facilement que la matière minérale, les manufacturiers ont développé un traitement de surface afin que la lentille devienne plus dure et, par conséquent, plus résistante aux abrasions. Il existe essentiellement quatre méthodes pour apposer ce traitement :

• par trempage
• par dépôt centrifugé
• directement à la moulée du verre et finalement
• par vaporisation sous vide

Il semble que la meilleure technique soit le trempage puisque cela permet une couche anti-rayures plus épaisse, donc plus résistante. L'absence de tests normalisés peut poser certains problèmes à évaluer la qualité de ce produit.

La couche anti-reflets
Parce que la densité de la lentille ophtalmique est bien sûr différente de celle de l'air, une portion de la lumière est réfléchie par les deux surfaces de la lentille. Et ces reflets peuvent créer certains ennuis comme des images fantômes, l'éblouissement et des cercles concentriques très inesthétiques comme dans le cas des myopies importantes.

On retrouve donc différents reflets (voir illustration) selon leur source et trajet :

• l'image venant de l'arrière de la monture et réfléchie dans l'oeil par la surface postérieure
• l'image venant de l'arrière de la monture et réfléchie dans l'oeil par la surface antérieure
• l'image de la réflexion venant de face et réfléchie par les deux faces internes du verre

En plus des réflexions formées par les surfaces des lentilles, le bord (épais) d'une lentille est responsable de cercles concentriques au bord de la monture pour les myopes dont la prescription est moyenne ou importante.

Il faut bien comprendre que le traitement anti-reflets n'élimine pas complètement les images fantômes mais réduit leur intensité. De plus, le traitement anti-reflets augmente le montant de lumière qui passe à travers la lentille ophtalmique. Il existe différentes versions de ce traitement dont le traitement monocouche (une seule couche) et le traitement multicouche (plusieurs couches minces). De 92 % de transmission de la lumière, le traitement monocouche augmente la transmission à 98 % alors que le multicouche augmente cette transmission à près de 99 %! Plus les couches sont nombreuses, meilleure sera la transmission, plus efficace sera la propriété de l'anti-reflets...

La lentille doit être soigneusement nettoyée et est placée sous vide afin d'y retirer tout l'air qui pourrait interférer avec le dépôt métallique (fluorure de magnésium pour la matière minérale). La lentille est chauffée à 300 degrés Celsius et le fluorure est vaporisé à une température de 2500 degrés Celsius et se dépose sur la surface de la lentille.

Les lentilles photochromiques
Dans les années '60 ont été créées les lentilles photochromiques, c'est-à-dire les lentilles qui teintent selon l'exposition à la lumière.

Le processus est possible grâce à l'ajout dans le monomère liquide de cristaux d'argent qui sont activés par la lumière ultraviolette entre 300 et 400 nm. Ce processus est similaire à celui qui prend place quand la lumière frappe les émulsions d'un film photographique qui contiennent les mêmes cristaux.

Les lentilles photochromiques plus récentes répondent aussi à la lumière visible et non pas aux rayons ultraviolets seulement. Il existe une certaine variété de teintes possibles mais pour des raisons expliquées antérieurement, les teintes grises et brunes sont les plus couramment utilisées.

Le rendement du processus photochromiques est affecté par certains facteurs. Ainsi, les lentilles vont foncer moins lors de journées très chaudes. Une journée d'hiver, le processus peut être de 8 à 10 % plus efficace. De plus, ces lentilles ne se teinteront au maximum qu'après quelques expositions au soleil. En effet, ces lentilles ont une mémoire d'exposition. Si on remise ces lentilles pour une certaine période de temps, elles perdront leur mémoire d'exposition et devront être soumises à quelques expositions au soleil avant de reprendre leur cycle. De plus, plus le verre est épais, plus la teinte sera importante. Ces lentilles photochromiques absorbent une bonne portion des rayons ultraviolets mais aucunement les rayons infrarouges

Les lentilles photochromiques transmettent près de 87 % de la lumière lorsqu'elles sont pâles et 42 % lorsqu'elles sont foncées. Une version plus foncée de lentilles photochromiques transmet un minimum de 40 % et seulement 12 % lorsque foncée. Les lentilles photochromiques absorbent les rayons ultraviolets entre 290 et 315 nm, et moins de 3 % entre 315 et 380 nm.

Les lentilles polarisées
Certains individus sont ennuyés par l'éblouissement dû aux surfaces réfléchissantes telles la neige, les routes, l'eau, etc. Les teintes réduiront l'éblouissement de façon uniforme dans le champ de vision mais ne diminuent pas spécialement les rayons lumineux réfléchis par de telles surfaces. Quand la lumière est réfléchie de la sorte, elle est partiellement polarisée : sa direction majeure de vibration se fait dans le plan horizontal alors que normalement, une onde lumineuse est libre de vibrer dans tous les sens. Les lentilles polarisantes contiennent un filtre qui ne laisse passer à ce moment que la composante verticale de la lumière.

Ces lentilles offrent des avantages certains aux individus qui font du bateau, aux automobilistes et aux skieurs que la lumière réfléchie par le sol, la neige ou l'eau ennuie.

Ces lentilles polarisées sont de fait une mince couche de plastique polarisé qui est laminée entre deux faces d'acétate de cellulose et pressée à la courbure désirée. Pour ce qui est des lentilles de verre, la couche de plastique polarisée est laminée entre deux lamelles de verre. On peut aussi obtenir ces lentilles avec une prescription optique. Elles sont plutôt dispendieuses.

Le traitement anti-UV
Puisque la plupart des lentilles, teintées ou non, ont une absorption inadéquate entre 300 et 400 nm, on a donc dû rechercher un moyen efficace de pouvoir bloquer ces rayons dangereux pour les yeux. Pour ce faire, le moyen le plus simple est d'apposer un traitement de surface qui contient des absorbants de rayons ultraviolets Cela peut se faire par un simple trempage des lentilles.

LES LENTILLES UNIFOCALES, BIFOCALES ET PROGRESSIVES

Simple foyer (unifocales)
Il s'agit d'une lentille ne comportant qu'une correction pour une distance donnée : pour la myopie, pour l'hypermétropie et/ou pour l'astigmatisme. Cette lentille est dite simple foyer puisque la puissance optique est identique pour toute la lentille.

Double foyer (bifocales)
Une personne peut avoir besoin de deux corrections différentes. Une pour la vision de loin et une pour la vision de près, dans ses lentilles. La plage supérieure de la lentille corrige la vision de loin et la plage inférieure corrige la vision de près pour diverses utilisations. Cela se produit parce que l'oeil peut difficilement faire le foyer au près. Comme ce problème s'ajoute aux problèmes de réfraction de loin, on utilise deux ou plusieurs foyers pour permettre une vision confortable pour des tâches à différentes distances : lecture, couture ou travail de près, etc. On retrouve sur le marché plusieurs types de double foyer.

On parle d'un foyer rond, d'un foyer ST-25, d'un foyer exécutif, et d'un foyer triple (trifocal). Ces différents foyers sont utilisés selon l'occupation que la personne peut avoir. A l'exception du progressif qui est plus un choix esthétique, ces autres foyers sont tous commandés par l'occupation et dépendront de chaque emploi.

Foyers progressifs
On retrouve également depuis quelques années, un nouveau type de verre où le foyer est invisible. On appelle ces foyers «progressifs» puisque, de la plage supérieure à la plage inférieure, la puissance du verre va se modifier. La modulation optique permet une vision aussi claire en vision de loin qu'en vision de près ou en vision intermédiaire (60-80 cm). C'est une lentille plus fonctionnelle puisque la personne portant ce genre de lentilles a une vision «continue». Elle peut faire le foyer sur des objets situés à des distances variables des yeux, alors que le double foyer ne permet une vision claire qu'à deux distances données, celles pour lesquelles la puissance du foyer supérieur ou inférieur est calculée. Cela produit notamment une lentille esthétiquement plus intéressante puisque le foyer n'est pas apparent.

(Source : Association des Optométristes du Québec)