Valovarkaat
Spoilerit, jotka ovat hämmentäneet optiikan käyttäjiä Galileon ensimmäisen kaukoputken keksimisen jälkeen vuonna 1610, ovat absorptio ja heijastukset, jotka vähentävät dramaattisesti katsojan silmiin pääsevän valon määrää. Jokainen optinen elementti (yksittäinen linssi, prisma tai peili) imee väistämättä osan sen läpi kulkevasta valosta. Paljon tärkeämpää on kuitenkin se, että pieni prosenttiosuus valosta heijastuu jokaiselta ilma-lasipinnalta. Päällystämättömässä optiikassa tämä "heijastushäviö" vaihtelee 4 prosentin ja 6 prosentin välillä pintaa kohden, mikä ei vaikuta pahalta ennen kuin huomaat, että nykyaikaisissa optisissa instrumenteissa on 10-16 tällaista pintaa. Nettotulos voi olla jopa 50 prosentin valohäviö, mikä on erityisen hankalaa heikossa valaistuksessa.
Vakavampaa on kuitenkin se, että heijastunut valo ei vain katoa jättäen kuvan himmeämmäksi. Sen sijaan se pomppii jatkuvasti pinnasta pintaan instrumentin sisällä, ja osa näiden toisten, kolmannen ja neljännen heijastuksen valosta tulee lopulta ulos instrumentin ulostulopupillien kautta katsojan silmiin. Tällaista hajavaloa kutsutaan "soihdukseksi" ja se määritellään "kuvaa muodostamattomaksi valoksi, tiivistetyksi tai diffuusiksi, joka välittyy optisen järjestelmän kautta". Tuloksena on verhoava häikäisy tai sameus, joka peittää kuvan yksityiskohdat ja vähentää kontrastia. Äärimmäisissä tapauksissa se voi jopa aiheuttaa haamukuvia. Äärimmäinen esimerkki olisi, jos yrittäisit lasittaa riistaa matalan harjanteen varjoiselta puolelta, jolloin kirkas auringonvalo virtaa sen yläpuolelle ja instrumentin objektiiviin. (Älä koskaan katso suoraan aurinkoon optiikan kanssa tai ilman, koska se voi aiheuttaa vakavia silmävaurioita.)
Yksikerroksiset heijastuksenestopinnoitteet
Kauan odotettu ratkaisu heijastavan valohäviön ongelmaan tuli 1930-luvun puolivälissä, kun Carl Zeissin insinööri Alexandar Smakula kehitti ja patentoi "Zeissin heijastamattoman linssin pinnoitejärjestelmän" (nykyään heijastuksenesto- tai AR-pinnoitteina). julistettiin "vuosisadan tärkeimmäksi kehitykseksi optisessa tieteessä". Pian tämän jälkeen toisen maailmansodan sotilaalliset tarpeet vauhdittivat pinnoitteen kehitystä, jota sekä liittoutuneiden että akselin joukot käyttivät optisissa instrumenteissa aina kenttälaseista (kiikareista) pommitähtäjiin.
AR-pinnoitteiden taustalla oleva teoria (katso alla oleva kuva) on hyvin monimutkainen tieteellinen käsite. Sovelluksessa se koostuu läpinäkyvästä kalvosta, tavallisesti magnesiumfluoridista MgF2, joka on neljäsosa valon aallonpituudesta (noin kuusi miljoonasosaa tuumaa) paksusta, kerrostettu molekyylipommituksella puhtaalle lasipinnalle. Menetelmän kehittäminen tällaisen mikroskooppisen ohuen kalvon levittämiseksi, joka tehdään tyhjiökammioissa, oli suuri teknologinen voitto. Nämä yksikerroksiset heijastuksenestopinnoitteet vähensivät heijastavan valohäviön 4 prosentista 6 prosenttiin pinnoittamattomilla pinnoilla noin 1,5 - 2 prosenttiin päällystetyillä pinnoilla, mikä lisäsi täysin päällystettyjen instrumenttien kokonaisvalonläpäisyä noin 70 prosentilla, mikä ottaen huomioon siihen liittyvän kuvaa heikentävän heijastuksen vähenemisen, se oli huomattava parannus.
Monikerroksiset heijastuksenestopinnoitteet
Edelleen laajalti käytettyjen yksikerrospinnoitteiden suuri puute on, että ne toimivat täydellisesti vain tietyllä valon aallonpituudella (värillä), jossa pinnoitteen paksuus on yhtä kuin neljäsosa aallonpituudesta. Tämä puute johti lopulta monikerroksisten laajakaistapinnoitteiden kehittämiseen, jotka pystyvät tehokkaasti vähentämään heijastavan valon häviötä laajalla aallonpituusalueella. Nykypäivän parhaat monikerroksiset pinnoitteet voivat vähentää heijastavan valohäviön vain kahteen kymmenesosaan jokaisella ilma-lasipinnalla.
Johdatukseni monikerroksisiin pinnoitteisiin tuli vuonna 1971, kun Pentax alkoi käyttää "Super Multicoating" -pinnoitettaan kameran linsseissä, jolloin se melkein eliminoi soihtumisen ja haamukuvat kuvattaessa kirkkaasti taustavalaistuja kohteita. Urheiluoptiikan valmistajat nousivat hieman hitaasti, ja vasta vuonna 1979 Carl Zeiss esitteli "T*" Multicoating -pinnoitteensa, joka nosti Zeiss-kiikarien valonläpäisevyyden hieman yli 90 prosenttiin ja samalla paransi kuvan kontrastia. Syy siihen, että ensimmäisistä yksikerroksisista pinnoitteista nykypäivän monikerroksisiin laajakaistapinnoitteisiin kesti niin kauan, oli se, että jälkimmäiset, vaikka ne perustuvat samoihin tieteellisiin periaatteisiin, ovat uskomattoman monimutkaisia ja sisältävät useita ohuita kerroksia erilaisia fluorideja, oksideja, dioksidia, jne. Kuten arvata saattaa, tietokoneilla on tärkeä rooli tällaisten pinnoitteiden koostumuksissa ja sovelluksissa.
Vaikka yleinen valonläpäisy paranee edelleen hieman, korkeimmat tasot, jotka tunnen tällä hetkellä, ovat noin 92 prosenttia kiikareilla ja 95 prosenttia kiikaritähtäimillä, jotka ovat selvästi tällaisten instrumenttien keskiarvoja korkeammat. Ensisijainen syy siihen, miksi kiikaritähtäimet läpäisevät yleensä hieman paremmin valoa kuin kiikareilla, on se, että niissä käytetään yksinkertaisia pystytyslinssejä monimutkaisten prismien sijaan kuvan pystyttämiseen.
Samoin Porro-prismakiikareilla on yleensä parempi valonläpäisy kuin vastaavan optisen laadun omaavilla kattoprismakiikareilla. Huomattavia poikkeuksia ovat Carl Zeiss -kiikarit, joissa käytetään Abbe-Koenig-kattoprismoja laajalti käytettyjen Pechan-tyyppisten kattoprismojen sijaan, joissa on yksi peilattu (yleensä aluminoitu tai hopeoitu) pinta, jossa 4-6 prosenttia käytettävissä olevasta valosta katoaa sisäisen valon aikana. heijastus. (Prosessissa, jota kutsutaan "kokonaisheijastukseksi", Porro-prismat ja Abbe-Koenig-kattoprismat heijastavat 100-prosenttisesti kaikilla sisäpinnoillaan ilman pinnoitteita.) Joidenkin johtavien valmistajien ratkaisu Pechan-prisma-ongelmaan on erityinen monitoimiprisma. heijastavia pinnoitteita, jotka heijastavat 99,5 prosenttia peilatuista pinnoista.
Varoitus tässä on se, että ei pidä innostua liikaa etsiessään muutaman ylimääräisen prosenttiyksikön valonläpäisyä. Ajatellaan esimerkiksi, että 5 prosentin lisäys valonläpäisyssä tehokkaassa optisessa instrumentissa on suunnilleen yhtä suuri kuin 150 fps:n lisäys suonopeuteen 0,300 magnumin kivääressä – et koskaan huomaa eroa.
Saavutetaanko urheiluoptiikassa koskaan 100-prosenttinen valonläpäisy? Ei koskaan pidä sanoa "ei koskaan", mutta fysiikan lakien muuttamisen lisäksi vastaus on lähes varmasti ei!
Pinnoitteen värit
Monet uskovat, että AR-pinnoitteiden laatu voidaan määrittää pinnoilta heijastuvan valon värin perusteella. Ehkä, mutta sen tekeminen varmuudella vaatii huomattavaa asiantuntemusta. Näkyvä väri ei ole itse pinnoitemateriaalin väri, joka on väritön, vaan niiden valon aallonpituuksien heijastava väri tai yhdistetyt heijastavat värit, joille pinnoite on vähiten tehokas. Esimerkiksi pinnoite, joka on tehokkain punaisella ja sinisellä aallonpituudella, tuottaa vihreän heijastuksen. Toisaalta, jos pinnoite on tehokkain vihreillä aallonpituuksilla, heijastus on jokin punaisen ja sinisen yhdistelmä, kuten magenta. Yksikerroksisista magnesiumfluoridipinnoitteista tulevat heijastukset vaihtelevat yleensä vaaleansinisestä tumman violettiin. Vaikka uusimmista monikerroksisista pinnoitteista heijastuvat värit voivat olla melkein mitä tahansa sateenkaaren väriä, eri värejä esiintyessä eri optisilla pinnoilla kaikkialla järjestelmässä, kirkkaan valkoinen (väritön) heijastus viittaa yleensä pinnoittamattomaan pintaan.
Vaikka seuraava tee-se-itse-testi AR-pinnoitteiden arvioimiseksi on epätieteellinen, se on sekä opettavainen että informatiivinen. Ainoa tarvittava työkalu on pieni taskulamppu tai sen puuttuessa kattovalo. Temppu on loistaa valo instrumentin objektiiviin niin, että sädettä pitkin katsottuna näet kuvia valosta, joka heijastuu instrumentin eri ilma-lasipinnoilta. (Huomaa: Heijastus tulee sekä linssien ja prismien läheltä että kaukaa.) Nyt yllä olevien väritietojen perusteella saat käsityksen käytetyistä pinnoitetyypeistä ja mikä tärkeintä, onko joitakin pinnat ovat pinnoittamattomia.
Muut pinnoitteet
Koska minulla ei ole tilaa muiden optisten pinnoitteiden perusteelliseen kattamiseen, tarjoan seuraavat lyhyet yhteenvedot.
Vaihekorjaus (P) pinnoitteet:Carl Zeissin (kuka muu?) kehittämä ja "P-pinnoitteena" vuonna 1988 esitelty vaihekorjauspinnoite on toiseksi tärkeä vain kattoprismainstrumenttien heijastuksenestopinnoitteen jälkeen. Ongelmana (ei ole olemassa Porro-prismoissa) on se, että vastakkaisista kattopinnoista heijastuvat valoaallot polarisoituvat elliptisesti siten, että ne ovat puoli aallonpituutta eri vaiheissa keskenään. Tämä aiheuttaa tuhoisia häiriöitä ja sitä seuraavaa kuvanlaadun heikkenemistä. P-pinnoitteet korjaavat ongelman poistamalla tuhoisat vaihesiirrot.
Heijastuspinnoitteet:Näitä peilimäisiä pinnoitteita - joiden tehokkuus johtuu usein rakentavasta häiriöstä - käytetään urheiluoptiikassa useammin kuin luulisi. Esimerkkejä ovat: useimmat laseretäisyysmittarit ja muutamat kiikaritähtäimet, joissa käytetään säteenjakajia; punapistetähtäimet, joissa aallonpituusspesifistä pinnoitetta käytetään heijastamaan pisteen kuva takaisin ampujan silmään; ja, kuten aiemmin mainittiin, kattoprismainstrumenteissa Pechan-prismoilla.
Hydrofobiset (vettä hylkivät) pinnoitteet:Vettä hylkivän pinnoitteen arkkityyppi on Bushnellin Rainguard-pinnoite, joka vuotaa vettä ja kestää ulkoista huurtumista. Testasin laajasti Rainguard-pinnoitetta kylmissä ilmastoissa, joissa vahingossa hengittäminen kiikaritähtäimen okulaarin linssiin olisi peittänyt näkymän kohteeseen. Tuloksena oli, että vaikka tarkoituksella hengitin sekä objektiiviin että okulaarilinsseihin, mikä aiheutti niiden huurtumisen tai huurtumisen, pystyin silti näkemään kohteet riittävän hyvin ampumaan.
Kulutusta kestävät pinnoitteet:Joidenkin heijastuksenestopinnoitteiden jatkuva puute on, että ne ovat yleensä pehmeitä ja naarmuuntuvat helposti. Onneksi nykypäivän "kovat" pinnoitteet, vaikka niitä ei vieläkään käytetä yleisesti, parantavat huomattavasti ulkoiluoptiikan kestävyyttä silmälaseista kiikaritähtäjiin. Ylivoimaisesti kovin testaamani pinnoite on Burrisin Black Diamond 30 mm:n titaanikiikaritähtäinten T-pinnoitettujen linssien ulkopinnoilla. En voinut naarmuttaa sitä edes partaterävän taskuveitsen kärjellä. Jälkimmäistä ei suositella.
Pinnoitemerkinnät
Optiikan valmistajat käyttävät usein seuraavia termejä kuvaamaan, missä määrin heidän instrumenttinsa on suojattu AR-pinnoitteilla.
Pinnoitettu optiikka (C) tarkoittaa, että yhden tai useamman linssin yksi tai useampi pinta on pinnoitettu.
Täysin pinnoitettu (FC) tarkoittaa, että kaikki ilma-lasipinnat ovat saaneet vähintään yhden kerroksen heijastuksenestopinnoitetta, mikä on hyvä asia.
Monipinnoitettu (MC) tarkoittaa, että yhden tai useamman linssin yksi tai useampi pinta on saanut AR-pinnoitteen, joka koostuu kahdesta tai useammasta kerroksesta. Kun hyvämaineiset valmistajat käyttävät tätä nimitystä, se tarkoittaa yleensä, että toinen tai molemmat linssin ulkopinnat ovat monipinnoitettuja ja että sisäpinnat ovat todennäköisesti yksikerroksisia.
Täysin monipinnoitettu (FMC) tarkoittaa, että kaikki ilma-lasipinnat on päällystetty monikerroksisella heijastuksenestopinnoitteella, mikä on parasta.
Valitettavasti kaikkia tietyn tyyppisiä AR-pinnoitteita ei luoda tasa-arvoisiksi, ja jotkut voivat jopa olla vääriä. Niin ihania kuin ne ovatkin, suhtaudun hyvin skeptisesti niin kutsuttujen "rubiini"-pinnoitteiden arvoon, sillä ne heijastavat häikäisevän määrän punaista valoa ja saavat katsotut kohteet näyttämään kauhistuttavan vihreiltä. Kun johtavat valmistajat, kuten Carl Zeiss, Leica, Nikon ja Swarovski, alkavat käyttää rubiinia tai muita erikoisia pinnoitteita, alan uskoa niihin. Ensimmäinen puolustuslinja huonolaatuisia ja vääriä pinnoitteita vastaan on ostaa valmistajalta, jolla on todistetusti rehellisyys. Tämä ei tarkoita, että jopa parhaat yritykset olisivat yli hyping niiden patentoitu pinnoite. Yleensä mainostajat innostuvat.