Ljósaþjófarnir
Skemmdarverkin sem hafa ruglað ljósfræðinotendur frá því að fyrsti sjónaukinn Galileo var fundinn upp árið 1610 eru frásog og endurkast, sem draga verulega úr magni nothæfs ljóss sem berst til augna áhorfandans. Hver sjónþáttur (stök linsa, prisma eða spegill) gleypir óhjákvæmilega eitthvað af ljósinu sem fer í gegnum það. Miklu mikilvægara er hins vegar sú staðreynd að lítið hlutfall af ljósinu endurkastast frá hverju lofti til glerfleti. Fyrir óhúðaða ljósfræði er þetta "endurskinstap" breytilegt á milli 4 prósent og 6 prósent á yfirborði, sem virðist ekki slæmt fyrr en þú áttar þig á því að nútíma sjóntæki hafa einhvers staðar frá 10 til 16 slíkum flötum. Nettóútkoman getur verið allt að 50% ljósstap, sem er sérstaklega erfiður við léleg birtuskilyrði.
Alvarlegra er þó sú staðreynd að endurkasta ljósið hverfur ekki bara og skilur eftir sig daufari mynd. Þess í stað heldur það áfram að skoppa um frá yfirborði til yfirborðs inni í tækinu, en hluti ljóssins frá þessum annarri, þriðju og fjórðu endurkasti kemur að lokum út í gegnum útgöngusúlur tækisins og í augu áhorfandans. Slíkt dreifð ljós er kallað „blossi“ og er skilgreint sem „ljósmyndandi ljós, einbeitt eða dreifð, sem er sent í gegnum sjónkerfið. Niðurstaðan er blæjuglampi eða óljós sem byrgir smáatriði myndarinnar og dregur úr birtuskilum. Í sérstökum tilfellum getur það jafnvel valdið draugamyndum. Öfgadæmi væri ef þú værir að reyna að leika glerleik á skuggahliðinni á lágum hrygg með skæru sólarljósi sem streymir yfir toppinn og inn í linsu tækisins. (Líttu aldrei beint í sólina, hvorki með eða án ljósabúnaðar, þar sem það getur valdið alvarlegum augnskaða.)
Einlaga endurskinshúðun
Hin langþráða lausn á vandamálinu með endurskinsljóstap kom um miðjan þriðja áratuginn þegar Alexander Smakula, verkfræðingur frá Carl Zeiss, þróaði og fékk einkaleyfi á „Zeiss non-reflecting linsuhúðunarkerfi“ (nú kallað endurskinsvörn eða AR húðun), sem var boðað sem "mikilvægasta þróun aldarinnar í sjónvísindum." Fljótlega eftir það hraðaði hernaðarþörf síðari heimsstyrjaldarinnar þróun húðunar, sem var notuð af bæði bandalagsherjum og öxulherjum í sjóntækjum, allt frá sviðsgleraugum (sjónauka) til sprengjusjónauka.
Kenningin á bak við AR húðun (sjá mynd hér að neðan) er mjög flókið vísindalegt hugtak. Þegar það er notað samanstendur það af gagnsærri filmu, venjulega úr magnesíumflúoríði MgF2, fjórðungi af bylgjulengd ljóss (um sex milljónustu úr tommu) þykkt, sett með sameindasprengjuárás á hreint gleryfirborð. Það var mikill tæknilegur sigur að þróa aðferð til að setja á slíka smásæja þunna filmu, sem er unnin í lofttæmishólfum. Þessi einslags endurskinsvörn minnkaði endurskinsljóstapið úr á milli 4 prósentum í 6 prósent fyrir óhúðað yfirborð í um það bil 1,5 til 2 prósent fyrir húðað yfirborð, og jók þannig heildarljósgeislun fyrir fullhúðuð tæki um um 70 prósent, sem, miðað við meðfylgjandi minnkun á myndniðandi blossa, var ótrúleg framför.
Multi-Layer Anti-Reflection húðun
Stór galli á einslags húðun, sem er enn mikið notuð, er að þau virka bara fullkomlega vel fyrir sérstaka bylgjulengd (lit) ljóss þar sem þykkt lagsins er jöfn fjórðungi bylgjulengdarinnar. Þessi skortur leiddi að lokum til þróunar marglaga breiðbandshúðunar sem getur á skilvirkan hátt dregið úr endurkastandi ljóstapi yfir breitt svið bylgjulengda. Besta fjöllaga húðunin í dag getur dregið úr endurskinsljósstapi niður í allt að tvo tíundu af einu prósenti á hverju lofti til gleryfirborðs.
Kynning mín á fjöllaga húðun kom árið 1971 þegar Pentax byrjaði að nota „Super Multicoating“ á myndavélarlinsur, þar sem hún útilokaði næstum blossa og draugamyndir við ljósmyndun af björtum baklýstum myndefni. Framleiðendur íþróttaljóstækja voru heldur seinir á ferðinni og það var ekki fyrr en árið 1979 sem Carl Zeiss kynnti "T*" Multicoating sína, sem jók ljósgeislun Zeiss sjónauka upp í rúmlega 90 prósent, en bætti um leið birtuskil myndarinnar. Ástæðan fyrir því að það tók svo langan tíma að komast frá fyrstu einslags húðun yfir í marglaga breiðbandshúð dagsins var sú að sú síðarnefnda, þó hún byggist á sömu vísindalegu meginreglunum, er ótrúlega flókin og felur í sér nokkur þunn lög af ýmsum flúoríðum, oxíðum, díoxíðum, osfrv. Eins og við mátti búast gegna tölvur stórt hlutverk í samsetningu og notkun slíkrar húðunar.
Þrátt fyrir að heildarljósflutningur haldi áfram að batna lítillega, eru hæstu stigin sem ég kannast við núna um 92 prósent fyrir sjónauka og 95 prósent fyrir riffilsjónauka, sem eru vel yfir meðaltali fyrir slík tæki. Aðalástæðan fyrir því að riffilsjónaukar hafa tilhneigingu til að hafa aðeins betri ljóssendingu en sjónaukar er sú að þeir nota einfaldar stinningslinsur frekar en flókin prisma til að reisa mynd.
Sömuleiðis hafa Porro prismasjónaukar tilhneigingu til að hafa betri ljósgeislun en þakprismasjónaukar af svipuðum optískum gæðum. Athyglisverðar undantekningar eru Carl Zeiss sjónaukinn sem notar Abbe-Koenig þakprisma í stað hinna mikið notaðu þakprisma af Pechan-gerð, sem eru með einu speglaða (venjulega álúnuðu eða silfruðu) yfirborði þar sem á milli 4 og 6 prósent af tiltæku ljósi tapast við innra ljós. spegilmynd. (Í ferli sem kallast "heildar innri endurspeglun," fá Porro prisma og Abbe-Koenig þakprismar 100 prósent endurspeglun á öllu innra yfirborði þeirra, án þess að hafa neina húðun.) Lausn sumra leiðandi framleiðenda á Pechan-prisma vandamálinu eru sérstök fjöl- lag endurskinshúð sem fær 99,5 prósent endurspeglun á speglaflötin.
Fyrirvarinn hér er sá að maður ætti ekki að vera of hrifinn í leit sinni að nokkrum auka prósentum af ljóssendingu. Íhugaðu til dæmis að 5 prósenta aukning í ljóssendingu í afkastamiklu sjóntæki er nokkurn veginn jöfn 150 fps aukningu á trýnihraða í .300 magnum riffli - þú munt aldrei taka eftir muninum.
Mun 100 prósent ljósflutningur nokkurn tíma nást í íþróttaljóstækni? Maður ætti aldrei að segja "aldrei", en fyrir utan að breyta eðlisfræðilögmálum er svarið næstum örugglega nei!
Húðun Litir
Margir telja að gæði AR húðunar geti verið ákvarðað af lit ljóssins sem endurkastast frá yfirborðinu. Kannski, en til að gera það með einhverri vissu þarf töluverða sérfræðiþekkingu. Liturinn sem sést er ekki liturinn á húðunarefninu sjálfu, sem er litlaus, heldur endurskinsliturinn eða samanlagðir endurskinslitir þeirra bylgjulengda ljóssins sem húðunin hefur minnst áhrif á. Til dæmis, húðun sem er áhrifaríkust í rauðu og bláu bylgjulengdinni mun framleiða græna endurspeglun. Aftur á móti, ef húðunin er áhrifaríkust í grænu bylgjulengdunum, verður endurspeglunin einhver samsetning rautt og blátt, eins og magenta. Endurskin sem kemur frá einslags húðun af magnesíumflúoríði er venjulega á bilinu fölblár til dökkfjólublár. Þó að litirnir sem endurspeglast frá nýjustu fjöllaga húðuninni geti verið nánast hvaða litir sem er í regnboganum, þar sem mismunandi litir sjást á ýmsum sjónflötum um allt kerfið, gefur skærhvít (litlaus) endurspeglun venjulega til kynna óhúðað yfirborð.
Þó að það sé óvísindalegt, þá er eftirfarandi gera-það-sjálfur próf til að meta AR húðun bæði fræðandi og upplýsandi. Eina tækið sem þarf er lítið vasaljós eða, þar sem það vantar, loftljós. Galdurinn er að skína ljósinu inn í hlutlinsu tækisins þannig að þegar horft er meðfram geislanum sést myndir af ljósinu sem endurkastast af hinum ýmsu loft-til-glerflötum í tækinu. (Athugið: Endurspeglun mun koma bæði frá nær- og fjærhlið linsur og prisma.) Nú, byggt á ofangreindum upplýsingum, varðandi lit, færðu einhverja hugmynd um hvers konar húðun er notuð og, mikilvægara, hvort sumir yfirborð eru óhúðuð.
Aðrar gerðir húðunar
Þar sem pláss skortir fyrir ítarlega umfjöllun um aðrar gerðir ljóshúðunar, býð ég upp á eftirfarandi stuttar samantektir.
Fasaleiðréttingar (P) húðun:Þróuð af Carl Zeiss (hver annar?) og kynnt sem "P-húð" árið 1988, fasaleiðréttingarhúð er næst mikilvægari en endurspeglunarvörn í þakprismatækjum. Vandamálið (ekkert í Porro prismum) er að ljósbylgjur sem endurkastast af gagnstæðum þakflötum verða sporöskjulaga skautaðar þannig að þær eru hálfa bylgjulengd úr fasa hver við aðra. Þetta veldur eyðileggjandi truflunum og versnandi myndgæðum í kjölfarið. P-húðin leiðrétta vandamálið með því að koma í veg fyrir eyðileggjandi fasaskiptingar.
Speglunarhúð:Þessi spegillíka húðun - sem oft á skilvirkni sína að þakka uppbyggjandi truflunum - eru notuð oftar í íþróttaljósfræði en maður gæti haldið. Dæmi eru: flestir leysirfjarlægðarmælir og fáu riffilsjónaukar sem nota geisladofnara; sjónir með rauðum punktum þar sem bylgjulengdarsértæk húðun er notuð til að endurspegla myndina af punktinum aftur í auga skyttunnar; og eins og áður hefur verið rætt um í þakprismahljóðfærum með Pechan prismum.
Vatnsfælin (vatnsfráhrindandi) húðun:Erkitýpan fyrir vatnsfráhrindandi húðun er Bushnell's Rainguard húðun sem varpar vatni og þolir ytri þoku. Ég prófaði Rainguard húðun ítarlega í köldu loftslagi þar sem andardráttur óviljandi á augnglerslinsu sjónaukans hefði skyggt á sýn manns á skotmarkið. Niðurstöðurnar voru þær að jafnvel þegar ég andaði viljandi á bæði hlut- og augnglerslinsurnar sem olli því að þær þoku eða frosti yfir, gat ég samt séð skotmörk nógu vel til að skjóta.
Slitþolin húðun:Viðvarandi galli á sumum endurskinsvarnarhúðum er að þeir hafa tilhneigingu til að vera mjúkir og rispa því auðveldlega. Sem betur fer eru „hörð“ húðun í dag, þó hún sé enn ekki notuð almennt, verulega að bæta endingu sjóntækja utandyra, allt frá gleraugum til riffilsjónauka. Lang erfiðasta húðunin sem ég hef prófað er á T-húðuðum ytri linsuflötum Burris' Black Diamond 30 mm títan riffilsjónauka. Ég gat ekki klórað hann, jafnvel með oddhvassan vasahníf. Ekki er mælt með því síðarnefnda.
Húðunarmerkingar
Eftirfarandi hugtök eru oft notuð af ljósfræðiframleiðendum til að lýsa því hversu mikið tæki þeirra eru vernduð af AR húðun.
Húðuð ljósfræði (C) þýðir að einn eða fleiri fletir á einni eða fleiri linsum hafa verið húðaðir.
Fullhúðuð (FC) þýðir að allir loft-til-glerfletir hafa fengið að minnsta kosti eitt lag af endurskinsvörn, sem er gott.
Multicoated (MC) þýðir að einn eða fleiri yfirborð einnar eða fleiri linsur hafa fengið AR húðun sem samanstendur af tveimur eða fleiri lögum. Þegar það er notað af virtum framleiðendum gefur þessi tilnefning venjulega í skyn að annar eða báðir ytri linsuflötin séu marghúðuð og að innri yfirborðin séu líklega með einslags húðun.
Fully multicoated (FMC) þýðir að allir loft-til-gler fletir ættu að hafa fengið marglaga endurskinsvörn, sem er best.
Því miður eru ekki öll AR húðun af tiltekinni gerð jafn gerð og sum geta jafnvel verið svikin. Eins yndislegir og þeir eru að sjá er ég mjög efins um gildi svokallaðra „rúbín“ húðunar, sem endurkasta töfrandi magni af rauðu ljósi, sem gerir hluti sem skoðaðir eru hræðilega grænir. Þegar leiðandi framleiðendur, eins og Carl Zeiss, Leica, Nikon og Swarovski, byrja að nota rúbín eða aðra óvenjulega húðun, fer ég að trúa á þá. Fyrsta varnarlínan gegn óæðri og sviknum húðun er að kaupa frá framleiðanda með sannað afrekaskrá fyrir heiðarleika. Það er ekki þar með sagt að jafnvel bestu fyrirtækin séu ofar en að efla eigin húðun sína. Oftast er það auglýsingafólkið sem hrífst af.