The Light Thieves
Spojleri koji su uznemirili korisnike optike od izuma Galileovog prvog teleskopa 1610. su apsorpcija i refleksije, koje dramatično smanjuju količinu upotrebljive svjetlosti koja dopire do očiju gledatelja. Svaki optički element (pojedinačno sočivo, prizma ili ogledalo) neizbježno apsorbira dio svjetlosti koja prolazi kroz njega. Daleko značajnija je, međutim, činjenica da se mali postotak svjetlosti reflektira sa svake površine zraka i stakla. Za neprevučenu optiku, ovaj "gubitak refleksije" varira između 4 posto i 6 posto po površini, što ne izgleda previše loše dok ne shvatite da moderni optički instrumenti imaju od 10 do 16 takvih površina. Neto rezultat može biti gubitak svjetlosti od čak 50 posto, što je posebno problematično u uvjetima slabog osvjetljenja.
Ozbiljnija je, međutim, činjenica da reflektovana svjetlost ne samo tako nestaje, ostavljajući prigušenu sliku. Umjesto toga, on stalno skače od površine do površine unutar instrumenta, pri čemu dio svjetlosti iz ove druge, treće i četvrte refleksije na kraju izlazi kroz izlazne zenice instrumenta u oči gledaoca. Takva raspršena svjetlost naziva se "bljesak" i definira se kao "svjetlost koja ne stvara sliku, koncentrirana ili difuzna, a koja se prenosi kroz optički sistem". Rezultat je prikriveni odsjaj ili zamagljenost koja prikriva detalje slike i smanjuje kontrast. U ekstremnim slučajevima, može čak uzrokovati i slike duhova. Ekstremni primjer bi bio kada biste pokušavali da zastaknete igru na sjenovitoj strani niskog grebena sa jakom sunčevom svjetlošću koja struji preko vrha iu objektiv objektiva instrumenta. (Nikada ne gledajte direktno u sunce, bilo sa ili bez optike, jer to može uzrokovati ozbiljna oštećenja oka.)
Jednoslojni antirefleksni premazi
Dugo očekivano rješenje problema gubitka reflektirajuće svjetlosti došlo je sredinom 1930-ih kada je Aleksandar Smakula, inženjer Carl Zeissa, razvio i patentirao "Zeiss nereflektirajući sistem premaza za sočiva" (sada nazvan antirefleks ili AR premazi), koji je najavljen kao "najvažniji razvoj veka u optičkoj nauci". Ubrzo nakon toga, vojne potrebe Drugog svjetskog rata ubrzale su razvoj premaza, koji su koristile i savezničke i sile Osovine u optičkim instrumentima, od naočara (dvogleda) do nišana za bombe.
Teorija koja stoji iza AR premaza (pogledajte donju ilustraciju) je vrlo složen naučni koncept. U primjeni se sastoji od prozirnog filma, obično od magnezijum fluorida MgF2, debljine jedne četvrtine valne dužine svjetlosti (oko šest miliona inča), nanesenog molekularnim bombardiranjem na čistu staklenu površinu. Razvijanje metode za nanošenje tako mikroskopski tankog filma, koji se radi u vakuum komorama, bio je veliki tehnološki trijumf. Ovaj jednoslojni antirefleksni premaz smanjio je gubitak reflektirajuće svjetlosti sa između 4 posto na 6 posto za neobložene površine na oko 1,5 do 2 posto za obložene površine, čime je povećan ukupni prijenos svjetlosti za potpuno obložene instrumente za oko 70 posto, što, s obzirom na prateće smanjenje odbljeska koji degradira sliku, bio je značajan napredak.
Višeslojni antirefleksni premazi
Glavni nedostatak jednoslojnih premaza, koji su još uvijek u širokoj upotrebi, je to što savršeno dobro funkcioniraju samo za određenu valnu dužinu (boju) svjetlosti gdje je debljina premaza jednaka jednoj četvrtini valne dužine. Ovaj nedostatak je na kraju doveo do razvoja višeslojnih širokopojasnih premaza sposobnih da efikasno smanje gubitak reflektirajuće svjetlosti u širokom rasponu valnih dužina. Današnji najbolji višeslojni premazi mogu smanjiti gubitak reflektirajuće svjetlosti na samo dvije desetine jednog procenta na svakoj površini zrak-staklo.
Moje upoznavanje sa višeslojnim premazima došlo je 1971. godine kada je Pentax počeo da koristi svoj "Super Multicoating" na sočivima fotoaparata, gde je skoro eliminisao blještanje i slike duhova pri fotografisanju subjekata sa jarkim pozadinskim osvetljenjem. Proizvođači sportske optike su pomalo sporo ulazili u izbor, a Carl Zeiss je tek 1979. godine predstavio svoj "T*" Multicoating, koji je povećao prijenos svjetlosti Zeiss dvogleda na nešto više od 90 posto, dok je istovremeno poboljšao kontrast slike. Razlog zašto je trebalo toliko dugo da se od prvih jednoslojnih premaza pređe do današnjih višeslojnih širokopojasnih premaza je taj što su potonji, iako zasnovani na istim naučnim principima, nevjerovatno složeni, uključuju nekoliko tankih slojeva raznih fluorida, oksida, dioksida, itd. Kao što možete očekivati, kompjuteri igraju glavnu ulogu u formulacijama i primjeni takvih premaza.
Iako se ukupna transmisija svjetlosti i dalje blago poboljšava, najviši nivoi s kojima sam trenutno upoznat su oko 92 posto za dvogled i 95 posto za nišan za puške, što je znatno iznad prosjeka za takve instrumente. Primarni razlog zašto optički nišani obično imaju nešto bolje svjetlosne transmisije od dvogleda je taj što koriste jednostavne erektorne leće umjesto komplikovanih prizme za postavljanje slike.
Isto tako, dvogledi s Porro prizmom imaju bolji prijenos svjetlosti od dvogleda s krovnom prizmom sličnog optičkog kvaliteta. Značajni izuzeci su dvogledi Carl Zeiss koji koriste Abbe-Koenigove krovne prizme umjesto široko korištenih krovnih prizmi tipa Pechan, koje imaju jednu zrcaljenu (obično aluminiziranu ili posrebrenu) površinu na kojoj se gubi između 4 i 6 posto dostupnog svjetla tokom unutrašnjeg refleksija. (U procesu koji se naziva "potpuna unutrašnja refleksija", Porro prizme i Abbe-Koenigove krovne prizme dobijaju 100 posto refleksije na svim svojim unutrašnjim površinama, bez ikakvih premaza.) Rješenja nekih vodećih proizvođača za problem Pechan-prizme su posebna višestruka refleksija. slojevi reflektirajućih premaza koji imaju 99,5 posto refleksije na zrcalnim površinama.
Upozorenje je da se ne treba previše zanositi u potrazi za nekoliko dodatnih procentnih poena transmisije svjetlosti. Uzmite u obzir, na primjer, da je povećanje od 5 posto u prijenosu svjetlosti u optičkom instrumentu visokih performansi otprilike jednako 150 fps u brzini u pušci kalibra .300 magnum - nikada nećete primijetiti razliku.
Hoće li se ikada u sportskoj optici postići 100 posto svjetlosti? Nikada ne treba reći "nikad", ali, osim modifikacije zakona fizike, odgovor je gotovo sigurno ne!
Boje premaza
Mnogi vjeruju da se kvalitet AR premaza može odrediti bojom svjetlosti koja se odbija od površina. Možda, ali za to sa sigurnošću potrebna je znatna stručnost. Boja koja se vidi nije boja samog materijala premaza koji je bezbojan, već reflektirajuća boja ili kombinovane reflektirajuće boje valnih dužina svjetlosti za koje je premaz najmanje efikasan. Na primjer, premaz koji je najefikasniji u crvenoj i plavoj talasnoj dužini će proizvesti zelenu refleksiju. Suprotno tome, ako je premaz najefikasniji u zelenim talasnim dužinama, refleksija će biti neka kombinacija crvene i plave, kao što je magenta. Refleksije koje dolaze od jednoslojnih premaza magnezijum fluorida obično variraju od blijedoplave do tamnoljubičaste. Dok boje koje se reflektuju od najnovijih višeslojnih premaza mogu biti gotovo bilo koje boje duge, s različitim bojama koje se prikazuju na različitim optičkim površinama u cijelom sistemu, svijetlo bijeli (bezbojni) odsjaj obično ukazuje na neprevučenu površinu.
Iako nenaučan, sljedeći test uradi sam za procjenu AR premaza je i edukativan i informativan. Jedini alat koji je potreban je mala baterijska lampa ili, ako to nedostaje, gornja lampa. Trik je u tome da se svjetlost usmjeri u objektiv objektiva instrumenta tako da kada gledate duž snopa možete vidjeti slike svjetlosti koja se reflektira od različitih površina zraka-stakle unutar instrumenta. (Napomena: Refleksija će dolaziti i sa bližnje i sa dalje strane sočiva i prizme.) Sada, na osnovu gornjih informacija, u vezi s bojama, dobićete ideju o vrstama premaza koji se koriste i, što je još važnije, da li neki površine su nepremazane.
Druge vrste premaza
U nedostatku prostora za dubinski prikaz ostalih vrsta optičkih premaza, nudim sljedeće kratke sažetke.
Premazi za korekciju faze (P):Razvijen od strane Carl Zeissa (ko drugi?) i predstavljen kao "P-premaz" 1988. godine, premaz za korekciju faze je drugi po važnosti nakon antirefleksnog premaza u instrumentima s krovnom prizmom. Problem (nepostojeći u Porro prizmama) je u tome što svjetlosni valovi koji se reflektiraju od suprotnih krovnih površina postaju eliptički polarizirani tako da su pola talasne dužine van faze jedan s drugim. To rezultira destruktivnim smetnjama i naknadnim pogoršanjem kvaliteta slike. P-premazi rješavaju problem eliminacijom destruktivnih faznih pomaka.
Reflektivni premazi:Ovi premazi nalik zrcalu - koji svoju efikasnost često duguju konstruktivnim smetnjama - koriste se u sportskoj optici češće nego što se misli. Primjeri uključuju: većinu laserskih daljinomjera i nekoliko nišana koji koriste razdjelnike zraka; nišani s crvenim tačkama kod kojih se koristi premaz specifičan za talasnu dužinu da reflektuje sliku tačke nazad do oka strijelca; i, kao što je ranije rečeno, u instrumentima s krovnim prizmama sa Pechan prizmama.
Hidrofobni (vodoodbojni) premazi:Arhetip vodoodbojnog premaza je Bushnell-ov Rainguard premaz koji odbacuje vodu i otporan je na vanjsko zamagljivanje. Opsežno sam testirao Rainguard premaz u hladnim klimama gdje bi nenamjerno disanje na sočivo okulara zaklonilo pogled na metu. Rezultati su bili da, čak i kada sam namjerno udahnuo i objektiv i sočiva okulara, uzrokujući da se zamagli ili zaledi, i dalje sam mogao vidjeti mete dovoljno dobro da pucam.
Premazi otporni na abraziju:Uporni nedostatak nekih antirefleksnih premaza je to što su mekani i stoga se lako ogrebaju. Srećom, današnji "tvrdi" premazi, iako se još uvijek ne koriste univerzalno, uvelike poboljšavaju izdržljivost vanjske optike, od naočara do nišana. Najtvrđi premaz, do sada, koji sam testirao je na vanjskim površinama sočiva s T-pločom Burrisovih Black Diamond 30 mm titanijumskih nišana. Nisam mogao da ga ogrebem, čak ni oštricom džepnog noža oštrog kao žilet. Ovo posljednje se ne preporučuje.
Oznake premaza
Proizvođači optike često koriste sljedeće termine da opišu stepen do kojeg su njihovi instrumenti zaštićeni AR premazima.
Obložena optika (C) znači da je jedna ili više površina jednog ili više sočiva premazana.
Potpuno premazan (FC) znači da su sve površine zrak-staklo dobile barem jedan sloj antirefleksnog premaza, što je dobro.
Multicoated (MC) znači da je jedna ili više površina jednog ili više sočiva dobila AR premaz koji se sastoji od dva ili više slojeva. Kada ga koriste renomirani proizvođači, ova oznaka obično implicira da su jedna ili obje vanjske površine sočiva višeslojne i da unutrašnje površine vjerovatno imaju jednoslojni premaz.
Potpuno višeslojni premaz (FMC) znači da bi sve površine zrak-staklo trebale imati višeslojne antirefleksne premaze, što je najbolje.
Nažalost, nisu svi AR premazi datog tipa stvoreni jednaki, a neki čak mogu biti lažni. Koliko god da su lijepi za gledanje, vrlo sam skeptičan u pogledu vrijednosti takozvanih "rubinskih" premaza, koji reflektiraju zasljepljujuću količinu crvene svjetlosti, čineći objekte koji se gledaju užasno zeleni. Kada vodeći proizvođači, kao što su Carl Zeiss, Leica, Nikon i Swarovski, počnu koristiti rubin ili druge neobične premaze, počet ću vjerovati u njih. Prva linija odbrane od inferiornih i lažnih premaza je kupovina od proizvođača s dokazanim iskustvom u poštenju. To ne znači da su čak i najbolje kompanije iznad propagande svog vlasničkog premaza. Obično se ljudi oglašavanja zanesu.