Tatovi luči
Spojlerji, ki begajo uporabnike optike od izuma Galilejevega prvega teleskopa leta 1610, so absorpcija in odboji, ki močno zmanjšajo količino uporabne svetlobe, ki doseže gledalčeve oči. Vsak optični element (posamezna leča, prizma ali zrcalo) neizogibno absorbira del svetlobe, ki gre skozi njega. Veliko bolj pomembno pa je dejstvo, da se majhen odstotek svetlobe odbija od vsake površine zrak-steklo. Pri neprevlečeni optiki se ta "odsevna izguba" giblje med 4 in 6 odstotki na površino, kar se ne zdi tako slabo, dokler ne ugotovite, da imajo sodobni optični instrumenti od 10 do 16 takih površin. Končni rezultat je lahko do 50-odstotna izguba svetlobe, kar je še posebej moteče pri šibki svetlobi.
Resnejše pa je dejstvo, da odbita svetloba ne izgine kar tako in pusti temnejšo sliko. Namesto tega se ves čas odbija od površine do površine znotraj instrumenta, pri čemer nekaj svetlobe iz teh drugega, tretjega in četrtega odboja sčasoma pride ven skozi izhodne zenice instrumenta in v gledalčeve oči. Takšna razpršena svetloba se imenuje "flare" in je definirana kot "svetloba brez podobe, koncentrirana ali razpršena, ki se prenaša skozi optični sistem." Rezultat je tančica ali meglica, ki zakrije podrobnosti slike in zmanjša kontrast. V skrajnih primerih lahko povzroči celo slike duhov. Ekstremen primer bi bil, če bi poskušali zastekliti igro na senčni strani nizkega grebena z močno sončno svetlobo, ki teče čez vrh in v objektiv instrumenta. (Nikoli ne glejte neposredno v sonce, z optiko ali brez nje, saj lahko resno poškoduje oči.)
Enoslojni antirefleksni premazi
Dolgo pričakovana rešitev problema izgube odsevne svetlobe je prišla sredi 30. let 20. stoletja, ko je Alexandar Smakula, inženir Carl Zeiss, razvil in patentiral "Zeissov sistem neodsevnih premazov za leče" (danes imenovan antirefleksni ali AR premazi), ki je bil razglašen za "najpomembnejši razvoj stoletja v optični znanosti". Kmalu zatem so vojaške potrebe druge svetovne vojne pospešile razvoj prevleke, ki so jo uporabljale tako zavezniške sile kot sile osi v optičnih instrumentih, od daljnogledov do namerilnikov.
Teorija za AR premazi (glejte spodnjo ilustracijo) je zelo zapleten znanstveni koncept. Pri uporabi je sestavljen iz prozornega filma, običajno iz magnezijevega fluorida MgF2, debelega eno četrtino valovne dolžine svetlobe (približno šest milijonink palca), nanešenega z molekularnim obstreljevanjem na čisto stekleno površino. Razviti metodo za nanašanje tako mikroskopsko tankega filma, ki se izvaja v vakuumskih komorah, je bil velik tehnološki triumf. Ti enoslojni antirefleksni premazi so zmanjšali izgubo odbojne svetlobe s 4 do 6 odstotkov za nepremazane površine na približno 1,5 do 2 odstotka za prevlečene površine, s čimer so povečali skupno prepustnost svetlobe za popolnoma prevlečene instrumente za približno 70 odstotkov, kar ob upoštevanju spremljajočega zmanjšanja bleščanja, ki poslabša sliko, je bil izjemen napredek.
Večslojni antirefleksni premazi
Velika pomanjkljivost enoslojnih premazov, ki so še vedno zelo razširjeni, je, da se popolnoma obnesejo le za določeno valovno dolžino (barvo) svetlobe, kjer je debelina nanosa enaka eni četrtini valovne dolžine. Ta pomanjkljivost je sčasoma privedla do razvoja večplastnih širokopasovnih premazov, ki lahko učinkovito zmanjšajo izgubo odsevne svetlobe v širokem razponu valovnih dolžin. Današnji najboljši večslojni premazi lahko zmanjšajo izgubo odsevne svetlobe na samo dve desetinki enega odstotka na vsaki površini zrak-steklo.
Moj uvod v večplastne premaze je prišel leta 1971, ko je Pentax začel uporabljati svoj "Super Multicoating" na objektivih fotoaparatov, kjer je skoraj odstranil bleščeče in meglene slike pri fotografiranju močno osvetljenih subjektov. Proizvajalci športne optike so se nekoliko počasi uveljavljali in šele leta 1979 je Carl Zeiss predstavil svoj "T*" Multicoating, ki je povečal prepustnost svetlobe daljnogledov Zeiss na nekaj več kot 90 odstotkov, hkrati pa izboljšal kontrast slike. Razlog, da je trajalo tako dolgo, da smo prišli od prvih enoslojnih premazov do današnjih večplastnih širokopasovnih premazov, je bil v tem, da so slednji, čeprav temeljijo na istih znanstvenih načelih, neverjetno zapleteni, saj vključujejo več tankih plasti različnih fluoridov, oksidov, dioksidov, itd. Kot lahko pričakujete, igrajo računalniki glavno vlogo pri formulacijah in aplikacijah takih premazov.
Čeprav se skupna prepustnost svetlobe še naprej rahlo izboljšuje, so najvišje ravni, ki jih trenutno poznam, približno 92 odstotkov za daljnoglede in 95 odstotkov za strelne daljnoglede, kar je precej nad povprečjem za tovrstne instrumente. Glavni razlog, zakaj imajo strelni daljnogledi nekoliko boljšo prepustnost svetlobe kot daljnogledi, je ta, da za postavitev slike uporabljajo preproste erektorske leče namesto zapletenih prizm.
Podobno imajo daljnogledi s prizmo Porro boljšo prepustnost svetlobe kot daljnogledi s strešno prizmo podobne optične kakovosti. Pomembna izjema so daljnogledi Carl Zeiss, ki uporabljajo strešne prizme Abbe-Koenig namesto široko uporabljenih strešnih prizm tipa Pechan, ki imajo eno zrcalno (običajno aluminizirano ali posrebreno) površino, kjer se med notranjim sevanjem izgubi med 4 in 6 odstotkov razpoložljive svetlobe. refleksija. (V postopku, imenovanem "popolna notranja refleksija," dobijo prizme Porro in strešne prizme Abbe-Koenig 100-odstotni odboj na vseh svojih notranjih površinah, ne da bi imeli kakršno koli prevleko.) Rešitev nekaterih vodilnih proizvajalcev za problem Pechanove prizme je posebna multi-prizma. plast odsevnih premazov, ki dobijo 99,5-odstotni odboj na zrcalnih površinah.
Opozorilo tukaj je, da se v iskanju nekaj dodatnih odstotnih točk prepustnosti svetlobe ne smemo preveč zanesti. Upoštevajte na primer, da je 5-odstotno povečanje prepustnosti svetlobe pri visokozmogljivem optičnem instrumentu približno enako povečanju hitrosti izstrelka 150 sličic na sekundo pri puški .300 magnum – nikoli ne boste opazili razlike.
Bo v športni optiki kdaj dosežena 100-odstotna prepustnost svetlobe? Nikoli ne bi smeli reči "nikoli", a razen spreminjanja fizikalnih zakonov je odgovor skoraj zagotovo ne!
Barve premazov
Mnogi verjamejo, da je kakovost AR premazov mogoče določiti z barvo svetlobe, ki se odbija od površin. Morda, a za to z gotovostjo je potrebno precejšnje strokovno znanje. Vidna barva ni barva samega premaznega materiala, ki je brezbarven, ampak odsevna barva ali kombinirane odbojne barve valovnih dolžin svetlobe, za katere je premaz najmanj učinkovit. Na primer, premaz, ki je najučinkovitejši pri rdečih in modrih valovnih dolžinah, bo povzročil zelen odsev. Nasprotno, če je prevleka najučinkovitejša pri zelenih valovnih dolžinah, bo odsev kombinacija rdeče in modre, na primer magenta. Odsevi, ki prihajajo iz enoslojnih premazov magnezijevega fluorida, se običajno gibljejo od bledo modre do temno vijolične. Medtem ko so barve, ki se odbijajo od najnovejših večslojnih premazov, lahko skoraj katere koli barve mavrice, z različnimi barvami, prikazanimi na različnih optičnih površinah v celotnem sistemu, svetlo bel (brezbarven) odsev običajno kaže na nepremazano površino.
Čeprav ni znanstven, je naslednji test "naredi sam" za ocenjevanje premazov AR izobraževalne in informativne narave. Edino potrebno orodje je majhna svetilka ali, če tega ni, nadzemna luč. Trik je v tem, da usmerite svetlobo v lečo objektiva instrumenta, tako da lahko, ko gledate vzdolž žarka, vidite slike svetlobe, ki se odbija od različnih površin zrak-steklo v instrumentu. (Opomba: odsev bo prihajal tako od bližnje kot od daljne strani leč in prizem.) Na podlagi zgornjih informacij o barvi boste dobili nekaj predstave o vrstah uporabljenih premazov in, kar je še pomembneje, ali nekateri površine so nepremazane.
Druge vrste premazov
Ker primanjkuje prostora za poglobljeno obravnavanje drugih vrst optičnih premazov, ponujam naslednje kratke povzetke.
Premazi za korekcijo faze (P):Prevleka za korekcijo faz, ki jo je razvil Carl Zeiss (kdo drug?) in je bila uvedena kot "P-prevleka" leta 1988, je po pomembnosti takoj za protiodsevno prevleko v instrumentih s strešno prizmo. Težava (ki je ni v Porrovih prizmah) je v tem, da svetlobni valovi, ki se odbijajo od nasprotnih strešnih površin, postanejo eliptično polarizirani, tako da so med fazo za polovico valovne dolžine drug od drugega. Posledica tega so destruktivne motnje in posledično poslabšanje kakovosti slike. P-prevleke odpravijo težavo z odpravo destruktivnih faznih premikov.
Odsevni premazi:Ti zrcalni premazi - ki svojo učinkovitost pogosto dolgujejo konstruktivnim motnjam - se v športni optiki uporabljajo pogosteje, kot bi si morda mislili. Primeri vključujejo: večino laserskih daljinomerov in nekaj strelnih daljnogledov, ki uporabljajo cepilnike žarka; namerilne naprave z rdečo piko, pri katerih se za valovno dolžino uporablja prevleka, ki odbija sliko pike nazaj v strelčevo oko; in, kot smo že omenili, v instrumentih s strešno prizmo s Pechanovimi prizmami.
Hidrofobni (vodoodbojni) premazi:Arhetip vodoodbojnega premaza je Bushnellov premaz Rainguard, ki odvaja vodo in je odporen na zunanje zamegljevanje. Prevleko Rainguard sem obsežno preizkusil v mrzlih podnebjih, kjer bi nenamerno dihanje na lečo okularja daljnogleda zakrilo pogled na tarčo. Rezultati so bili, da sem lahko še vedno dovolj dobro videl tarče, da sem lahko streljal, tudi ko sem namenoma vdihnil leče objektiva in okularja, zaradi česar so se zarosile ali zmrznile.
Premazi, odporni proti obrabi:Vztrajna pomanjkljivost nekaterih antirefleksnih premazov je, da so običajno mehki in se zato zlahka opraskajo. Na srečo današnji "trdni" premazi, čeprav se še vedno ne uporabljajo univerzalno, močno izboljšujejo vzdržljivost zunanje optike, od očal do strelnih daljnogledov. Daleč najtrpejša prevleka, ki sem jo preizkusil, je na T-prevlečeni zunanji površini leč Burrisovih strelnih daljnogledov Black Diamond 30 mm iz titana. Nisem ga mogel opraskati, niti z rezilom kot britev ostrega žepnega noža. Slednje ni priporočljivo.
Oznake premazov
Proizvajalci optike pogosto uporabljajo naslednje izraze, da bi opisali, v kolikšni meri so njihovi instrumenti zaščiteni s premazi AR.
Prevlečena optika (C) pomeni, da je ena ali več površin ene ali več leč prevlečenih.
Popolnoma prevlečen (FC) pomeni, da so vse površine zrak-steklo prejele vsaj eno plast protiodsevne prevleke, kar je dobro.
Večplastno (MC) pomeni, da je ena ali več površin ene ali več leč prekritih z AR prevleko, sestavljeno iz dveh ali več plasti. Če jo uporabljajo ugledni proizvajalci, ta oznaka običajno pomeni, da sta ena ali obe zunanji površini leč večplastni in da imajo notranje površine verjetno enoslojne premaze.
Popolnoma večplastni premaz (FMC) pomeni, da bi morale biti vse površine zrak-steklo prejete z večplastnimi antirefleksnimi premazi, kar je najboljše.
Na žalost niso vsi premazi AR določene vrste ustvarjeni enaki, nekateri pa so lahko celo lažni. Čeprav so lepi, sem zelo skeptičen glede vrednosti tako imenovanih "rubinastih" premazov, ki odbijajo bleščečo količino rdeče svetlobe, zaradi česar so opazovani predmeti videti grozljivo zeleni. Ko bodo vodilni proizvajalci, kot so Carl Zeiss, Leica, Nikon in Swarovski, začeli uporabljati rubinaste ali druge neobičajne premaze, bom začel verjeti vanje. Prva obrambna linija pred slabšimi in lažnimi premazi je nakup od proizvajalca z dokazano poštenostjo. To ne pomeni, da tudi najboljša podjetja ne hvalijo svojega lastniškega premaza. Običajno so oglaševalci tisti, ki jih zanese.