Kradljivci svjetlosti
Spoileri koji su zasmetali korisnicima optike od izuma Galileovog prvog teleskopa 1610. godine su apsorpcija i refleksija, koje dramatično smanjuju količinu upotrebljive svjetlosti koja dopire do očiju gledatelja. Svaki optički element (pojedinačna leća, prizma ili zrcalo) neizbježno apsorbira dio svjetlosti koja prolazi kroz njega. Daleko značajnija je, međutim, činjenica da se mali postotak svjetlosti reflektira od svake površine zrak-staklo. Za optiku bez premaza, ovaj "gubitak refleksije" varira između 4 posto i 6 posto po površini, što se ne čini previše lošim dok ne shvatite da moderni optički instrumenti imaju od 10 do 16 takvih površina. Konačni rezultat može biti gubitak svjetlosti od čak 50 posto, što je posebno problematično u uvjetima slabog osvjetljenja.
Ozbiljnija je, međutim, činjenica da reflektirano svjetlo ne nestaje samo tako, ostavljajući tamniju sliku. Umjesto toga, ono nastavlja poskakivati od površine do površine unutar instrumenta, pri čemu dio svjetlosti iz ove druge, treće i četvrte refleksije na kraju izlazi kroz izlazne zjenice instrumenta i ulazi u oči gledatelja. Takvo raspršeno svjetlo naziva se "odbljesak" i definira se kao "svjetlo koje ne stvara sliku, koncentrirano ili difuzno, a koje se prenosi kroz optički sustav". Rezultat je prekriveni odsjaj ili zamagljenost koja prikriva detalje slike i smanjuje kontrast. U ekstremnim slučajevima može čak uzrokovati slike duhova. Ekstremni primjer bio bi da pokušavate snimiti divljač na sjenovitoj strani niskog grebena s jakim sunčevim svjetlom koje struji preko vrha u objektiv instrumenta. (Nikada ne gledajte izravno u sunce, bilo s optikom ili bez nje, jer može uzrokovati ozbiljno oštećenje oka.)
Jednoslojni antirefleksni premazi
Dugo očekivano rješenje problema gubitka reflektirajućeg svjetla došlo je sredinom 1930-ih kada je Alexandar Smakula, inženjer Carl Zeissa, razvio i patentirao "Zeiss nereflektirajući sustav premaza za leće" (sada nazvan antirefleksijski ili AR premazi), koji najavljen je kao "najvažniji razvoj stoljeća u optičkoj znanosti". Ubrzo nakon toga, vojne potrebe Drugog svjetskog rata ubrzale su razvoj premaza, koji su koristile i savezničke i sile Osovine u optičkim instrumentima u rasponu od dalekozora (dalekozora) do nišana za bombe.
Teorija koja stoji iza AR premaza (pogledajte ilustraciju u nastavku) vrlo je kompliciran znanstveni koncept. U primjeni se sastoji od prozirnog filma, obično od magnezijevog fluorida MgF2, debljine jedne četvrtine valne duljine svjetlosti (oko šest milijuntinki inča), nanesenog, molekularnim bombardiranjem, na čistu staklenu površinu. Razvijanje metode za nanošenje tako mikroskopski tankog filma, koja se radi u vakuumskim komorama, bio je veliki tehnološki trijumf. Ovi jednoslojni antirefleksni premazi smanjili su gubitak reflektirajućeg svjetla s između 4 posto do 6 posto za nepremazane površine na oko 1,5 do 2 posto za obložene površine, čime se povećao ukupni prijenos svjetla za potpuno obložene instrumente od oko 70 posto, što, s obzirom na popratno smanjenje odbljeska koji degradira sliku, bio je izvanredan napredak.
Višeslojni antirefleksni premazi
Veliki nedostatak jednoslojnih premaza, koji se još uvijek široko koriste, je taj što savršeno dobro funkcioniraju samo za određenu valnu duljinu (boju) svjetlosti gdje je debljina premaza jednaka jednoj četvrtini valne duljine. Ovaj nedostatak je na kraju doveo do razvoja višeslojnih širokopojasnih premaza koji mogu učinkovito smanjiti gubitak reflektirajućeg svjetla u širokom rasponu valnih duljina. Današnji najbolji višeslojni premazi mogu smanjiti gubitak reflektirajućeg svjetla na samo dvije desetine jednog postotka na svakoj površini zrak-staklo.
Moje upoznavanje s višeslojnim premazima došlo je 1971. kada je Pentax počeo koristiti svoj "Super Multicoating" na lećama fotoaparata, gdje je gotovo eliminirao blještave i duhovite slike pri fotografiranju jarko osvijetljenih subjekata. Proizvođači sportske optike malo su se sporo upuštali u to, a Carl Zeiss je tek 1979. godine predstavio svoj "T*" Multicoating, koji je povećao prijenos svjetla Zeiss dalekozora na nešto više od 90 posto, dok je istovremeno poboljšao kontrast slike. Razlog zašto je trebalo tako dugo da se od prvih jednoslojnih premaza do današnjih višeslojnih širokopojasnih premaza nalazi taj što su potonji, iako temeljeni na istim znanstvenim principima, nevjerojatno komplicirani, uključujući nekoliko tankih slojeva raznih fluorida, oksida, dioksida, itd. Kao što možete očekivati, računala igraju glavne uloge u formulacijama i primjenama takvih premaza.
Iako se ukupna propusnost svjetlosti i dalje blago poboljšava, najviše razine s kojima sam trenutno upoznat su oko 92 posto za dalekozore i 95 posto za nišane, što je znatno iznad prosjeka za takve instrumente. Primarni razlog zašto nišani za puške imaju nešto bolji prijenos svjetla od dalekozora je taj što koriste jednostavne leće za uspravljanje umjesto kompliciranih prizmi za usklađivanje slike.
Isto tako, dalekozori s Porro prizmom obično imaju bolji prijenos svjetlosti od dalekozora s krovnom prizmom slične optičke kvalitete. Značajne iznimke su dalekozori Carl Zeiss koji koriste krovne prizme Abbe-Koenig umjesto naširoko korištenih krovnih prizmi tipa Pechan, koje imaju jednu zrcalnu (obično aluminiziranu ili posrebrenu) površinu gdje se između 4 i 6 posto raspoložive svjetlosti gubi tijekom unutarnjeg odraz. (U procesu koji se naziva "potpuna unutarnja refleksija", Porro prizme i Abbe-Koenig krovne prizme dobivaju 100 posto refleksije na svim svojim unutarnjim površinama, bez ikakvih premaza.) Rješenja nekih vodećih proizvođača za problem Pechan-prizme su posebna multi-prizma. slojeviti reflektirajući premazi koji dobivaju 99,5 posto refleksije na zrcalnim površinama.
Upozorenje je da se ne treba previše zanijeti u potrazi za nekoliko dodatnih postotaka prijenosa svjetlosti. Uzmite u obzir, na primjer, da je povećanje prijenosa svjetlosti od 5 posto u optičkom instrumentu visokih performansi otprilike jednako povećanju brzine cijevi cijevi od 150 fps u pušci .300 magnum - nikada nećete primijetiti razliku.
Hoće li se u sportskoj optici ikada postići 100-postotni prijenos svjetlosti? Nikada ne treba reći "nikad", ali, osim modificiranja zakona fizike, odgovor je gotovo sigurno ne!
Boje za premazivanje
Mnogi vjeruju da se kvaliteta AR premaza može odrediti prema boji svjetlosti koja se reflektira s površina. Možda, ali da bi se to učinilo s bilo kakvom sigurnošću potrebna je znatna stručnost. Boja koja se vidi nije boja samog materijala premaza, koji je bezbojan, već reflektirajuća boja ili kombinirane reflektirajuće boje valnih duljina svjetlosti za koje je premaz najmanje učinkovit. Na primjer, premaz koji je najučinkovitiji u crvenim i plavim valnim duljinama proizvest će zelenu refleksiju. Suprotno tome, ako je premaz najučinkovitiji u zelenim valnim duljinama, refleksija će biti neka kombinacija crvene i plave, kao što je magenta. Refleksije koje dolaze od jednoslojnih premaza magnezijevog fluorida obično se kreću od blijedoplave do tamnoljubičaste. Dok boje koje se reflektiraju od najnovijih višeslojnih premaza mogu biti gotovo bilo koje dugine boje, s različitim bojama koje se prikazuju na različitim optičkim površinama u cijelom sustavu, svijetli bijeli (bezbojni) odsjaj obično označava površinu bez premaza.
Iako neznanstveno, sljedeći "uradi sam" test za procjenu AR premaza je i edukativan i informativan. Jedini alat koji je potreban je mala svjetiljka ili, u nedostatku toga, gornje svjetlo. Trik je u tome da svjetlo usmjerite u leću objektiva instrumenta tako da gledajući uzduž snopa možete vidjeti slike svjetla koje se reflektira od različitih površina zraka-staklo unutar instrumenta. (Napomena: Refleksija će dolaziti i s bliže i s udaljene strane leća i prizmi.) Sada, na temelju gornjih informacija, u vezi s bojom, dobit ćete neku ideju o vrstama premaza koji se koriste i, što je još važnije, hoće li neki površine su bez premaza.
Druge vrste premaza
U nedostatku prostora za detaljan prikaz ostalih vrsta optičkih premaza, nudim sljedeće kratke sažetke.
Premazi za korekciju faze (P):Razvijen od strane Carl Zeissa (tko drugi?) i predstavljen kao "P-premaz" 1988., sloj za korekciju faze drugi je po važnosti nakon premaza protiv refleksije u instrumentima s krovnom prizmom. Problem (ne postoji u Porro prizmama) je u tome što svjetlosni valovi koji se odbijaju od suprotnih krovnih površina postaju eliptično polarizirani tako da budu pola valne duljine izvan faze jedan s drugim. To rezultira destruktivnim smetnjama i naknadnim pogoršanjem kvalitete slike. P-premazi ispravljaju problem uklanjanjem destruktivnih faznih pomaka.
Reflektirajući premazi:Ovi zrcalni premazi - koji svoju učinkovitost često duguju konstruktivnim smetnjama - koriste se češće u sportskoj optici nego što bi se moglo pomisliti. Primjeri uključuju: većinu laserskih daljinomjera i nekoliko nišana koji koriste djelitelje snopa; nišani s crvenom točkom gdje se premaz specifičan za valne duljine koristi za reflektiranje slike točke natrag u oko strijelca; i, kao što je prethodno objašnjeno, u instrumentima s krovnom prizmom s Pechanovim prizmama.
Hidrofobni (vodoodbojni) premazi:Arhetip za vodoodbojni premaz je Bushnellov Rainguard premaz koji propušta vodu i otporan je na vanjsko magljenje. Opsežno sam testirao Rainguard premaz u hladnim klimama gdje bi nenamjerno disanje na leću okulara nišana zaklonilo pogled na metu. Rezultati su bili da sam, čak i kad sam namjerno disao i na leće objektiva i na leće okulara uzrokujući njihovo zamagljivanje ili zamrzavanje, još uvijek mogao vidjeti mete dovoljno dobro za pucanje.
Premazi otporni na abraziju:Uporni nedostatak nekih antirefleksnih premaza je to što su obično mekani i stoga se lako ogrebu. Srećom, današnji "čvrsti" premazi, iako se još uvijek ne koriste univerzalno, uvelike poboljšavaju izdržljivost vanjske optike, od naočala do optičkih nišana. Najtvrđi premaz, do sada, koji sam testirao je na T-platiranim vanjskim površinama leća Burrisovih Black Diamond 30 mm Titanium daljnogleda. Nisam ga mogao ogrebati, čak ni oštricom džepnog nožića oštrog poput britve. Ovo posljednje se ne preporučuje.
Oznake premaza
Proizvođači optike često koriste sljedeće izraze kako bi opisali u kojoj su mjeri njihovi instrumenti zaštićeni AR premazima.
Optika s premazom (C) znači da je jedna ili više površina jedne ili više leća presvučeno.
Potpuno obložen (FC) znači da su sve površine zrak-staklo dobile barem jedan sloj antirefleksnog premaza, što je dobro.
Višeslojni (MC) znači da su jedna ili više površina jedne ili više leća dobile AR premaz koji se sastoji od dva ili više slojeva. Kada je koriste renomirani proizvođači, ova oznaka obično znači da su jedna ili obje vanjske površine leća višeslojne i da unutarnje površine vjerojatno imaju jednoslojne premaze.
Potpuno višeslojni (FMC) znači da su sve površine zrak-staklo trebale imati višeslojne antirefleksne premaze, što je najbolje.
Nažalost, nisu svi AR premazi određene vrste stvoreni jednaki, a neki čak mogu biti i lažni. Iako su lijepi za vidjeti, vrlo sam skeptičan u pogledu vrijednosti takozvanih "rubinskih" premaza, koji reflektiraju zasljepljujuću količinu crvenog svjetla, zbog čega promatrani objekti izgledaju jezivo zeleni. Kada vodeći proizvođači, kao što su Carl Zeiss, Leica, Nikon i Swarovski, počnu koristiti rubin ili druge nekonvencionalne premaze, počet ću vjerovati u njih. Prva linija obrane od inferiornih i lažnih premaza je kupnja od proizvođača s dokazanim iskustvom u poštenju. To ne znači da su čak i najbolje tvrtke iznad hvale svog vlasničkog premaza. Obično su ljudi koji oglašavaju ti koji se zanesu.