Gaismas zagļi
Spoileri, kas ir apgrūtinājuši optikas lietotājus kopš Galileo pirmā teleskopa izgudrošanas 1610. gadā, ir absorbcija un atstarošana, kas ievērojami samazina izmantojamās gaismas daudzumu, kas sasniedz skatītāja acis. Katrs optiskais elements (atsevišķa lēca, prizma vai spogulis) neizbēgami absorbē daļu gaismas, kas iet caur to. Tomēr daudz nozīmīgāks ir fakts, ka neliela daļa gaismas tiek atstarota no katras gaisa-stikla virsmas. Optikai bez pārklājuma šis "atstarojošais zudums" svārstās no 4 procentiem līdz 6 procentiem uz katru virsmu, kas nešķiet pārāk slikti, līdz saprotat, ka mūsdienu optiskajiem instrumentiem ir no 10 līdz 16 šādām virsmām. Neto rezultāts var būt gaismas zudums pat par 50 procentiem, kas ir īpaši apgrūtinoši vāja apgaismojuma apstākļos.
Tomēr nopietnāks ir fakts, ka atstarotā gaisma vienkārši nepazūd, atstājot blāvāku attēlu. Tā vietā tas turpina lēkāt no virsmas uz virsmu instrumenta iekšienē, daļai gaismas no šiem otrā, trešā un ceturtā atstarojuma galu galā izplūstot caur instrumenta izejas zīlītēm un skatītāja acīs. Šādu izkliedētu gaismu sauc par "uzliesmojumu", un tā tiek definēta kā "koncentrēta vai izkliedēta gaisma, kas nerada attēlu un tiek pārraidīta caur optisko sistēmu". Rezultāts ir aizsegs atspīdums vai miglainība, kas aizsedz attēla detaļas un samazina kontrastu. Ārkārtējos gadījumos tas var izraisīt pat spoku attēlus. Ekstrēms piemērs varētu būt tas, ja jūs mēģinātu stikla spēli zemas grēdas ēnainajā pusē ar spilgtu saules gaismu, kas plūst pāri instrumenta objektīvam. (Nekad neskatieties tieši saulē ar optiku vai bez tās, jo tas var izraisīt nopietnus acu bojājumus.)
Viena slāņa pretatspīdumu pārklājumi
Ilgi gaidītais atstarojošās gaismas zuduma problēmas risinājums radās 20. gadsimta 30. gadu vidū, kad Carl Zeiss inženieris Aleksandrs Smakula izstrādāja un patentēja "Zeiss neatstarojošo lēcu pārklājuma sistēmu" (tagad saukta par pretatstarojošo vai AR pārklājumu). tika pasludināts par "gadsimta vissvarīgāko attīstību optiskajā zinātnē". Drīz pēc tam Otrā pasaules kara militārās vajadzības paātrināja pārklājuma izstrādi, ko gan sabiedroto, gan ass spēki izmantoja optiskajos instrumentos, sākot no lauka brillēm (binokļiem) līdz bumbas tēmēkļiem.
AR pārklājumu teorija (skatiet tālāk redzamo ilustrāciju) ir ļoti sarežģīta zinātniska koncepcija. Pielietojumā tas sastāv no caurspīdīgas plēves, parasti no magnija fluorīda MgF2, vienas ceturtdaļas gaismas viļņa garuma (apmēram sešas miljondaļas collas) biezas, uz tīras stikla virsmas nogulsnējot ar molekulāro bombardēšanu. Metodes izstrāde šādas mikroskopiski plānas plēves uzklāšanai, kas tiek veikta vakuuma kamerās, bija liels tehnoloģiskais triumfs. Šie viena slāņa pretatspīdumu pārklājumi samazināja atstarojošās gaismas zudumus no 4 procentiem līdz 6 procentiem nepārklātām virsmām līdz aptuveni 1,5–2 procentiem pārklātām virsmām, tādējādi palielinot kopējo gaismas caurlaidību pilnībā pārklātiem instrumentiem par aptuveni 70 procentiem, kas, ņemot vērā ar to saistīto attēlu degradējošā uzliesmojuma samazināšanos, tas bija ievērojams uzlabojums.
Daudzslāņu pretatspīdumu pārklājumi
Vienslāņa pārklājumu, kas joprojām tiek plaši izmantoti, galvenais trūkums ir tas, ka tie lieliski darbojas tikai noteiktam gaismas viļņa garumam (krāsai), kur pārklājuma biezums ir vienāds ar vienu ceturtdaļu no viļņa garuma. Šis trūkums galu galā noveda pie daudzslāņu platjoslas pārklājumu izstrādes, kas spēj efektīvi samazināt atstarojošās gaismas zudumus plašā viļņu garuma diapazonā. Mūsdienu labākie daudzslāņu pārklājumi var samazināt atstarojošās gaismas zudumus līdz divām desmitdaļām viena procenta katrā gaiss-stikla virsmā.
Mans ievads daudzslāņu pārklājumos notika 1971. gadā, kad Pentax sāka izmantot savu "Super Multicoating" uz kameru objektīviem, kur tas gandrīz novērsa uzplaiksnījumus un spoku attēlus, fotografējot spilgti aizmugurgaismotus objektus. Sporta optikas ražotāji nedaudz sāka ķerties klāt, un tikai 1979. gadā Carl Zeiss ieviesa savu "T*" Multicoating pārklājumu, kas palielināja Zeiss binokļu gaismas caurlaidību līdz nedaudz vairāk par 90 procentiem, vienlaikus uzlabojot attēla kontrastu. Iemesls, kāpēc pagāja tik ilgs laiks no pirmajiem viena slāņa pārklājumiem līdz mūsdienu daudzslāņu platjoslas pārklājumiem, bija tāpēc, ka pēdējie, lai arī balstās uz tiem pašiem zinātniskiem principiem, ir neticami sarežģīti, ietverot vairākus plānus dažādu fluorīdu, oksīdu, dioksīdu slāņus, utt. Kā jau jūs varētu sagaidīt, datoriem ir liela nozīme šādu pārklājumu veidošanā un lietošanā.
Lai gan kopējā gaismas caurlaidība turpina nedaudz uzlaboties, augstākie līmeņi, ar kuriem es šobrīd zinu, ir aptuveni 92 procenti binokļiem un 95 procenti tālskatiem, kas ir krietni virs vidējiem rādītājiem šādiem instrumentiem. Galvenais iemesls, kāpēc tālskatiem parasti ir nedaudz labāka gaismas caurlaidība nekā binokļiem, ir tas, ka attēla uzstādīšanai tiek izmantotas vienkāršas lēcas, nevis sarežģītas prizmas.
Tāpat Porro prizmas binokļiem parasti ir labāka gaismas caurlaidība nekā jumta prizmas binokļiem ar līdzīgu optisko kvalitāti. Ievērojami izņēmumi ir Carl Zeiss binokļi, kuros plaši izmantoto Pechan tipa jumta prizmu vietā tiek izmantotas Abbe-Koenig jumta prizmas, kurām ir viena spoguļa (parasti alumīnija vai sudrabota) virsma, kurā iekšējās gaismas laikā tiek zaudēti 4–6 procenti no pieejamās gaismas. pārdomas. (Procesā, ko sauc par "pilnīgo iekšējo atspīdumu", Porro prizmas un Abbe-Koenig jumta prizmas iegūst 100 procentu atspulgu uz visām iekšējām virsmām bez jebkāda pārklājuma.) Dažu vadošo ražotāju Pechan prizmas problēmas risinājums ir īpašs daudzkārtējs. slāņa atstarojoši pārklājumi, kas nodrošina 99,5 procentu atstarojumu uz spoguļvirsmām.
Brīdinājums ir tāds, ka nevajadzētu pārāk aizrauties, meklējot dažus papildu gaismas caurlaidības procentu punktus. Piemēram, ņemiet vērā, ka augstas veiktspējas optiskā instrumenta gaismas caurlaidības palielinājums par 5 procentiem ir aptuveni vienāds ar 150 kadri/s 0,300 magnum šautenes sprauslas ātruma palielinājumu — jūs nekad nepamanīsit atšķirību.
Vai sporta optikā kādreiz tiks sasniegta 100 procentu gaismas caurlaidība? Nekad nevajadzētu teikt "nekad", bet, izņemot fizikas likumu pārveidošanu, atbilde gandrīz noteikti ir nē!
Pārklājuma krāsas
Daudzi uzskata, ka AR pārklājumu kvalitāti var noteikt pēc no virsmām atstarotās gaismas krāsas. Varbūt, bet, lai to izdarītu ar pārliecību, ir vajadzīgas ievērojamas zināšanas. Redzamā krāsa nav paša pārklājuma materiāla krāsa, kas ir bezkrāsains, bet gan atstarojošā krāsa vai kombinētās atstarojošās krāsas gaismas viļņu garumos, kuriem pārklājums ir vismazākais. Piemēram, pārklājums, kas ir visefektīvākais sarkanā un zilā viļņa garumā, radīs zaļu atspulgu. Un otrādi, ja pārklājums ir visefektīvākais zaļajos viļņu garumos, atstarošanās būs kāda sarkana un zila kombinācija, piemēram, fuksīna. Atspulgi, kas rodas no viena slāņa magnija fluorīda pārklājumiem, parasti ir no gaiši zilas līdz tumši purpursarkanai. Lai gan krāsas, kas atspīd no jaunākajiem daudzslāņu pārklājumiem, var būt gandrīz jebkura varavīksnes krāsa ar dažādām optiskajām virsmām visā sistēmā, spilgti balts (bezkrāsains) atspīdums parasti norāda uz nepārklātu virsmu.
Lai arī tālāk norādītais “dari pats” tests AR pārklājumu novērtēšanai ir nezinātnisks, tas ir gan izglītojošs, gan informatīvs. Vienīgais nepieciešamais instruments ir mazs lukturītis vai, ja tāda nav, virsgaismas lukturis. Viltība ir apgaismot gaismu instrumenta objektīva lēcā, lai, skatoties gar staru, jūs varētu redzēt gaismas attēlus, kas atstarojas no dažādām instrumenta virsmām, kas savieno gaisu ar stiklu. (Piezīme: atspīdums nāks gan no objektīvu un prizmu tuvākās, gan tālākās puses.) Tagad, pamatojoties uz iepriekš minēto informāciju par krāsu, jūs iegūsit priekšstatu par izmantoto pārklājumu veidiem un, vēl svarīgāk, vai daži no tiem virsmas ir bez pārklājuma.
Cita veida pārklājumi
Tā kā trūkst vietas, lai padziļināti aptvertu citus optisko pārklājumu veidus, es piedāvāju šādus īsus kopsavilkumus.
Fāzes korekcijas (P) pārklājumi:Fāzes korekcijas pārklājums, ko izstrādājis Carl Zeiss (kurš gan vēl?) un ieviests kā "P-pārklājums" 1988. gadā, ir otrais pēc nozīmes tikai pretatstarošanas pārklājumam jumta prizmu instrumentos. Problēma (neeksistē Porro prizmās) ir tāda, ka gaismas viļņi, kas atstaro pretējās jumta virsmas, kļūst eliptiski polarizēti tā, ka viens otram ir puse viļņa garuma. Tas rada destruktīvus traucējumus un sekojošu attēla kvalitātes pasliktināšanos. P-pārklājumi novērš problēmu, novēršot destruktīvas fāzes nobīdes.
Atstarojošie pārklājumi:Šos spoguļiem līdzīgos pārklājumus, kuru efektivitāte bieži ir saistīta ar konstruktīviem traucējumiem, sporta optikā tiek izmantoti biežāk, nekā varētu domāt. Piemēri: lielākā daļa lāzera attāluma mērītāju un daži tēmēki, kas izmanto staru sadalītājus; sarkano punktu tēmēkļus, kur tiek izmantots viļņa garumam raksturīgs pārklājums, lai atspoguļotu punkta attēlu atpakaļ šāvēja acī; un, kā minēts iepriekš, jumta prizmu instrumentos ar Pechan prizmām.
Hidrofobi (ūdeni atgrūdoši) pārklājumi:Ūdensnecaurlaidīga pārklājuma arhetips ir Bushnell Rainguard pārklājums, kas izlej ūdeni un iztur ārēju aizsvīšanu. Es plaši testēju Rainguard pārklājumu aukstā klimatā, kur netīša elpošana pa tēmekļa okulāra lēcu būtu aizsegusi skatu uz mērķi. Rezultāts bija tāds, ka pat tad, kad es apzināti ieelpoju gan objektīvu, gan okulāra lēcas, izraisot to aizmiglošanu vai sasalšanu, es joprojām redzēju mērķus pietiekami labi, lai šautu.
Nodilumizturīgi pārklājumi:Dažu pretatspīdumu pārklājumu pastāvīgs trūkums ir tas, ka tie mēdz būt mīksti un tāpēc viegli skrāpējas. Par laimi, mūsdienu "izturīgie" pārklājumi, lai gan joprojām nav plaši izmantoti, ievērojami uzlabo āra optikas izturību, sākot no brillēm un beidzot ar tālskatiem. Līdz šim visstingrākais pārklājums, ko esmu pārbaudījis, ir uz Burrisa Black Diamond 30 mm titāna šautenes objektīva ārējām objektīva virsmām. Es to nevarēju saskrāpēt pat ar žileti asa kabatas naža griezējmalu. Pēdējais nav ieteicams.
Pārklājuma apzīmējumi
Optikas ražotāji bieži lieto šādus terminus, lai aprakstītu, cik lielā mērā viņu instrumenti ir aizsargāti ar AR pārklājumiem.
Pārklāta optika (C) nozīmē, ka viena vai vairāku lēcu viena vai vairākas virsmas ir pārklātas.
Pilnībā pārklāts (FC) nozīmē, ka visām gaiss-stikla virsmām ir vismaz viens pretatstarošanās pārklājuma slānis, kas ir labi.
Daudzkārtējs pārklājums (MC) nozīmē, ka viena vai vairāku objektīvu viena vai vairākas virsmas ir ieguvušas AR pārklājumu, kas sastāv no diviem vai vairākiem slāņiem. Ja to izmanto cienījami ražotāji, šis apzīmējums parasti nozīmē, ka viena vai abas ārējās lēcu virsmas ir pārklātas ar vairākiem pārklājumiem un ka iekšējām virsmām, iespējams, ir vienslāņa pārklājums.
Pilnībā vairāku pārklājumu (FMC) nozīmē, ka visām gaiss-stikla virsmām ir jābūt daudzslāņu pretatstarošanas pārklājumiem, kas ir vislabākais.
Diemžēl ne visi noteiktā tipa AR pārklājumi ir izveidoti vienādi, un daži var būt pat viltoti. Lai cik jauki tie būtu, es esmu ļoti skeptisks par tā saukto "rubīna" pārklājumu vērtību, kas atstaro žilbinoši daudz sarkanās gaismas, liekot aplūkotajiem objektiem izskatīties šausmīgi zaļiem. Kad vadošie ražotāji, piemēram, Carl Zeiss, Leica, Nikon un Swarovski, sāks lietot rubīna vai citus neparastus pārklājumus, es sākšu tiem ticēt. Pirmā aizsardzības līnija pret nekvalitatīviem un viltus pārklājumiem ir pirkšana no ražotāja, kuram ir pierādīta godīguma pieredze. Tas nenozīmē, ka pat labākie uzņēmumi pārspēj savu patentēto pārklājumu. Parasti aizraujas reklāmas cilvēki.