Y Lladron Ysgafn
Amsugniad ac adlewyrchiadau yw'r anrheithwyr sydd wedi anrheithio defnyddwyr opteg ers dyfeisio telesgop cyntaf Galileo ym 1610, sy'n lleihau'n sylweddol faint o olau defnyddiadwy sy'n cyrraedd llygaid y gwyliwr. Mae pob elfen optegol (lens unigol, prism neu ddrych) yn anochel yn amsugno peth o'r golau sy'n mynd trwyddo. Yn llawer mwy arwyddocaol, fodd bynnag, yw'r ffaith bod canran fach o'r golau yn cael ei adlewyrchu o bob arwyneb aer-i-wydr. Ar gyfer opteg heb ei orchuddio, mae'r "golled adlewyrchol" hon yn amrywio rhwng 4 y cant a 6 y cant yr arwyneb, nad yw'n ymddangos yn rhy ddrwg nes i chi sylweddoli bod gan offerynnau optegol modern unrhyw le o 10 i 16 o arwynebau o'r fath. Gall y canlyniad net fod yn golled ysgafn o gymaint â 50 y cant, sy'n arbennig o drafferthus o dan amodau ysgafn isel.
Yn fwy difrifol, fodd bynnag, yw'r ffaith nad yw'r golau a adlewyrchir yn diflannu'n unig, gan adael delwedd pylu. Yn hytrach, mae'n bownsio o hyd o wyneb i wyneb y tu mewn i'r offeryn, gyda rhywfaint o'r golau o'r ail, trydydd a phedwerydd adlewyrchiad hyn yn dod allan yn y pen draw trwy ddisgyblion allanfa'r offeryn ac i lygaid y gwyliwr. Gelwir golau gwasgaredig o'r fath yn "flare," ac fe'i diffinnir fel "golau nad yw'n ffurfio delwedd, crynodedig neu wasgaredig, sy'n cael ei drosglwyddo trwy'r system optegol." Y canlyniad yw golau llachar neu dywyllwch sy'n cuddio manylion delwedd ac yn lleihau cyferbyniad. Mewn achosion eithafol, gall hyd yn oed achosi delweddau ysbryd. Enghraifft eithafol fyddai pe baech chi'n ceisio gêm wydr ar ochr gysgodol crib isel gyda golau haul llachar yn llifo dros y brig ac i mewn i lens gwrthrychol yr offeryn. (Peidiwch byth ag edrych yn uniongyrchol ar yr haul, naill ai gyda neu heb opteg, gan y gall achosi niwed difrifol i'r llygaid.)
Haenau Gwrth-fyfyrio Un Haen
Daeth yr ateb hir-ddisgwyliedig i'r broblem o golli golau adlewyrchol yng nghanol y 1930au pan ddatblygodd a patentodd Alexandar Smakula, peiriannydd Carl Zeiss, y "system cotio lens anadlewyrchol Zeiss" (a elwir bellach yn haenau gwrth-fyfyrio neu AR), a ei gyhoeddi fel "datblygiad pwysicaf y ganrif mewn gwyddoniaeth optegol." Yn fuan wedi hynny cyflymodd anghenion milwrol yr Ail Ryfel Byd ddatblygiad y cotio, a ddefnyddiwyd gan luoedd y Cynghreiriaid a'r Echel mewn offerynnau optegol yn amrywio o wydrau maes (sbienddrych) i bomsights.
Mae'r ddamcaniaeth y tu ôl i haenau AR (gweler y llun isod) yn gysyniad gwyddonol cymhleth iawn. Wrth ei gymhwyso mae'n cynnwys ffilm dryloyw, fel arfer o fflworid magnesiwm MgF2, chwarter tonfedd o olau (tua chwe miliynfed modfedd) o drwch, wedi'i ddyddodi, trwy belediad moleciwlaidd, ar wyneb gwydr glân. Roedd datblygu dull o gymhwyso ffilm denau microsgopig o'r fath, a wneir mewn siambrau gwactod, yn fuddugoliaeth dechnolegol wych. Fe wnaeth y haenau gwrth-fyfyrio un haen hwn leihau'r golled golau adlewyrchol o rhwng 4 y cant i 6 y cant ar gyfer arwynebau heb eu gorchuddio i tua 1.5 i 2 y cant ar gyfer arwynebau wedi'u gorchuddio, gan gynyddu trosglwyddiad golau cyffredinol ar gyfer offer â chaenen lawn o tua 70 y cant, sydd, o ystyried y gostyngiad cysylltiedig mewn fflachio delwedd-ddiraddiol, roedd yn welliant rhyfeddol.
Gorchuddion Gwrth-fyfyrio Aml-Haen
Diffyg mawr o haenau un haen, sy'n dal i gael eu defnyddio'n eang, yw eu bod yn gweithio'n berffaith dda dim ond ar gyfer y donfedd (lliw) golau penodol lle mae trwch y cotio yn hafal i chwarter y donfedd. Arweiniodd y diffyg hwn yn y pen draw at ddatblygiad haenau band eang aml-haen a all leihau colled golau adlewyrchol yn effeithlon dros ystod eang o donfeddi. Gall haenau aml-haen gorau heddiw leihau colled golau adlewyrchol i gyn lleied â dwy ran o ddeg o un y cant ar bob arwyneb aer-i-wydr.
Daeth fy nghyflwyniad i haenau aml-haenog ym 1971 pan ddechreuodd Pentax ddefnyddio ei "Super Multicoating" ar lensys camera, lle bu bron iddo ddileu delweddau fflachio ac ysbrydion wrth dynnu lluniau o bynciau llachar â golau ôl. Roedd gweithgynhyrchwyr opteg chwaraeon ychydig yn araf yn dod ar y bandwagon, ac nid tan 1979 y cyflwynodd Carl Zeiss ei Aml-orchudd “T *”, a roddodd hwb i drosglwyddiad golau ysbienddrych Zeiss i ychydig dros 90 y cant, gan wella cyferbyniad delwedd ar yr un pryd. Y rheswm y cymerodd gymaint o amser i symud o'r haenau un haen cyntaf i haenau band eang aml-haen heddiw oedd oherwydd bod yr olaf, er ei fod yn seiliedig ar yr un egwyddorion gwyddonol, yn hynod gymhleth, yn cynnwys sawl haen denau o fflworidau, ocsidau, deuocsidau amrywiol, ac ati. Fel y byddech yn ei ddisgwyl, mae cyfrifiaduron yn chwarae rhan bwysig wrth lunio a chymhwyso haenau o'r fath.
Er bod trosglwyddiad golau cyffredinol yn parhau i wella ychydig, y lefelau uchaf yr wyf yn gyfarwydd â nhw ar hyn o bryd yw tua 92 y cant ar gyfer ysbienddrych a 95 y cant ar gyfer reifflsgopau, sy'n llawer uwch na'r cyfartaleddau ar gyfer offerynnau o'r fath. Y prif reswm pam mae reifflsgopau yn tueddu i gael trosglwyddiadau golau ychydig yn well nag ysbienddrych yw oherwydd eu bod yn defnyddio lensys codi syml yn hytrach na phrismau cymhleth ar gyfer codi delweddau.
Yn yr un modd, mae ysbienddrych prism Porro yn tueddu i gael trawsyriant golau gwell na sbienddrych prism to o ansawdd optegol tebyg. Eithriadau nodedig yw ysbienddrych Carl Zeiss sy'n defnyddio prismau to Abbe-Koenig yn lle'r prismau to tebyg i Pechan a ddefnyddir yn helaeth, sydd ag un arwyneb wedi'i adlewyrchu (fel arfer wedi'i oleuo neu wedi'i arianu) lle mae rhwng 4 a 6 y cant o'r golau sydd ar gael yn cael ei golli yn ystod y tu mewn. myfyrio. (Mewn proses o'r enw "adlewyrchiad mewnol cyflawn," mae prismau Porro a phrisiau to Abbe-Koenig yn cael adlewyrchiad 100 y cant ar eu holl arwynebau mewnol, heb gael unrhyw haenau.) Mae datrysiad rhai gweithgynhyrchwyr blaenllaw i broblem Pechan-prism yn arbennig aml- haenau adlewyrchol haen sy'n cael adlewyrchiad o 99.5 y cant ar yr arwynebau a adlewyrchir.
Y cafeat yma yw na ddylai rhywun fynd yn rhy bell yn eu hymgais am ychydig o bwyntiau canran ychwanegol o drosglwyddo golau. Ystyriwch, er enghraifft, fod cynnydd o 5 y cant mewn trawsyrru golau mewn offeryn optegol perfformiad uchel fwy neu lai hafal i gynnydd o 150 fps yn y cyflymder muzzle mewn reiffl magnum .300 - ni fyddwch byth yn sylwi ar y gwahaniaeth.
A fydd trosglwyddiad golau 100 y cant byth yn cael ei gyflawni mewn opteg chwaraeon? Ni ddylai un byth ddweud "byth," ond, ar wahân i addasu deddfau ffiseg, yr ateb bron yn sicr yw na!
Lliwiau Cotio
Mae llawer yn credu y gellir pennu ansawdd haenau AR gan liw'r golau a adlewyrchir o'r arwynebau. Efallai, ond mae angen cryn arbenigedd i wneud hynny gydag unrhyw sicrwydd. Nid y lliw a welir yw lliw'r deunydd cotio ei hun, sy'n ddi-liw, ond lliw adlewyrchol neu liwiau adlewyrchol cyfun y tonfeddi golau y mae'r cotio yn lleiaf effeithiol ar eu cyfer. Er enghraifft, bydd gorchudd sydd fwyaf effeithiol yn y tonfeddi coch a glas yn cynhyrchu adlewyrchiad gwyrdd. I'r gwrthwyneb, os yw'r cotio yn fwyaf effeithiol yn y tonfeddi gwyrdd, bydd yr adlewyrchiad yn gyfuniad o goch a glas, fel magenta. Mae'r adlewyrchiadau sy'n dod o haenau un haen o fflworid magnesiwm fel arfer yn amrywio o las golau i borffor tywyll. Er y gall y lliwiau sy'n adlewyrchu o'r haenau aml-haen diweddaraf fod bron yn unrhyw liw o'r enfys, gyda lliwiau gwahanol yn ymddangos ar wahanol arwynebau optegol ledled y system, mae adlewyrchiad gwyn llachar (di-liw) fel arfer yn nodi arwyneb heb ei orchuddio.
Er ei fod yn anwyddonol, mae'r prawf gwnewch eich hun canlynol ar gyfer gwerthuso haenau AR yn addysgiadol ac yn llawn gwybodaeth. Yr unig offeryn sydd ei angen yw fflachlamp bach neu, heb hynny, golau uwchben. Y tric yw disgleirio'r golau i lens gwrthrychol yr offeryn fel y gallwch weld delweddau o'r golau yn adlewyrchu oddi ar y gwahanol arwynebau aer-i-wydr o fewn yr offeryn wrth edrych ar hyd y trawst. (Sylwer: Bydd adlewyrchiad yn dod o ochrau pell ac agos lensys a phrismau.) Nawr, yn seiliedig ar y wybodaeth uchod, ynglŷn â lliw, fe gewch chi ryw syniad am y mathau o haenau a ddefnyddir ac, yn bwysicach fyth, a oes rhai arwynebau heb eu gorchuddio.
Mathau Eraill o Haenau
Yn brin o le ar gyfer ymdriniaeth fanwl o'r mathau eraill o haenau optegol, rwy'n cynnig y crynodebau byr canlynol.
Haenau cywiro cam (P):Wedi'i ddatblygu gan Carl Zeiss (pwy arall?) a'i gyflwyno fel "P-coating" ym 1988, mae cotio cam-gywiro yn ail o ran pwysigrwydd dim ond i araen gwrth-fyfyrio mewn offerynnau prism to. Y broblem (nad yw'n bodoli ym mhrismau Porro) yw bod tonnau golau sy'n adlewyrchu oddi ar arwynebau to gyferbyn yn cael eu polareiddio'n eliptig fel eu bod yn hanner tonfedd allan o gyfnod â'i gilydd. Mae hyn yn arwain at ymyrraeth ddinistriol a dirywiad dilynol yn ansawdd y ddelwedd. Mae'r haenau P yn cywiro'r broblem trwy ddileu'r sifftiau cyfnod dinistriol.
Haenau adlewyrchiad:Mae'r haenau tebyg i ddrychau hyn - sy'n aml oherwydd eu heffeithiolrwydd oherwydd ymyrraeth adeiladol - yn cael eu defnyddio'n amlach mewn opteg chwaraeon nag y gallai rhywun feddwl. Mae enghreifftiau'n cynnwys: y rhan fwyaf o ddarganfyddwyr ystod laser a'r ychydig o riflesgopau sy'n defnyddio holltwyr trawstiau; golygfeydd dot coch lle defnyddir gorchudd tonfedd-benodol i adlewyrchu delwedd y dot yn ôl i lygad y saethwr; ac, fel y trafodwyd yn flaenorol, mewn offer prism to gyda phrismau Pechan.
Haenau hydroffobig (ymlid dŵr):Yr archdeip ar gyfer cotio gwrth-ddŵr yw gorchudd Rainguard Bushnell sy'n gollwng dŵr ac yn gwrthsefyll niwl allanol. Profais yn helaeth araen Rainguard mewn hinsoddau oer lle byddai anadlu lens eyepiece yn anfwriadol wedi cuddio golwg rhywun o'r targed. Y canlyniadau oedd, hyd yn oed pan anadlais yn fwriadol ar y lensys gwrthrychol a'r llygadyn gan achosi iddynt naill ai niwl neu rew drosodd, roeddwn yn dal i allu gweld targedau'n ddigon da i saethu.
Cotiadau sy'n gwrthsefyll sgraffinio:Diffyg parhaus gyda rhai haenau gwrth-fyfyrio yw eu bod yn tueddu i fod yn feddal ac, felly, yn crafu'n hawdd. Diolch byth, mae haenau "caled" heddiw, er nad ydynt yn cael eu defnyddio'n gyffredinol o hyd, yn gwella gwydnwch opteg awyr agored yn fawr yn amrywio o sbectol sbectol i riflescopes. Mae'r gorchudd caletaf, o bell ffordd, yr wyf wedi'i brofi ar arwynebau lensys allanol T-Plated reifflsgopau Titaniwm Du Diamond 30 mm Burris. Allwn i ddim ei grafu, hyd yn oed gyda chyllell boced razor-finiog ar flaen y gad. Nid yw'r olaf yn cael ei argymell.
Dynodiadau Cotio
Defnyddir y termau canlynol yn aml gan weithgynhyrchwyr opteg i ddisgrifio i ba raddau y mae eu hofferynnau'n cael eu diogelu gan haenau AR.
Mae opteg wedi'i gorchuddio (C) yn golygu bod un neu fwy o arwynebau un neu fwy o lensys wedi'u gorchuddio.
Mae gorchuddio'n llawn (FC) yn golygu bod pob arwyneb aer-i-wydr wedi derbyn o leiaf un haen o orchudd gwrth-fyfyrio, sy'n dda.
Mae aml-haen (MC) yn golygu bod un neu fwy o arwynebau un neu fwy o lensys wedi derbyn cotio AR sy'n cynnwys dwy haen neu fwy. Pan gaiff ei ddefnyddio gan weithgynhyrchwyr ag enw da, mae'r dynodiad hwn fel arfer yn awgrymu bod un neu'r ddau o'r arwynebau lensys allanol yn aml-haen a bod yr arwynebau mewnol yn ôl pob tebyg â haenau un haen.
Mae cwbl aml-haen (FMC) yn golygu y dylai pob arwyneb aer-i-wydr fod wedi derbyn haenau gwrth-fyfyrio aml-haen, sydd orau.
Yn anffodus, nid yw'r holl haenau AR o fath penodol yn cael eu creu yn gyfartal, a gall rhai hyd yn oed fod yn ffug. Yn hyfryd fel y maent i weld, rwy'n amheus iawn o werth y haenau "rhuddem" fel y'u gelwir, sy'n adlewyrchu swm syfrdanol o olau coch, gan wneud i wrthrychau yr edrychir arnynt ymddangos yn wyrdd ofnadwy. Pan fydd gweithgynhyrchwyr blaenllaw, fel Carl Zeiss, Leica, Nikon a Swarovski, yn dechrau defnyddio rhuddem neu haenau di-guro eraill, byddaf yn dechrau credu ynddynt. Y llinell amddiffyn gyntaf yn erbyn haenau israddol a ffug yw prynu gan wneuthurwr sydd â hanes profedig am onestrwydd. Nid yw hynny'n golygu bod hyd yn oed y cwmnïau gorau uwchlaw hyping eu cotio perchnogol. Fel arfer y bobl hysbysebu sy'n cael eu cario i ffwrdd.