Zlodeji svetla
Spojlery, ktoré klamú používateľov optiky od vynálezu prvého Galileovho teleskopu v roku 1610, sú absorpcia a odrazy, ktoré dramaticky znižujú množstvo použiteľného svetla, ktoré sa dostane do očí diváka. Každý optický prvok (jednotlivá šošovka, hranol alebo zrkadlo) nevyhnutne absorbuje časť svetla, ktoré ním prechádza. Oveľa dôležitejší je však fakt, že malé percento svetla sa odráža od každého povrchu vzduch-sklo. V prípade nepotiahnutej optiky sa táto "reflexná strata" pohybuje medzi 4 percentami a 6 percentami na povrch, čo sa nezdá príliš zlé, kým si neuvedomíte, že moderné optické prístroje majú 10 až 16 takýchto povrchov. Čistým výsledkom môže byť strata svetla až 50 percent, čo je obzvlášť problematické pri slabom osvetlení.
Závažnejší je však fakt, že odrazené svetlo len tak nezmizne a zanechá matnejší obraz. Namiesto toho neustále poskakuje z povrchu na povrch vo vnútri nástroja, pričom časť svetla z týchto druhých, tretích a štvrtých odrazov nakoniec vychádza cez výstupné zrenice nástroja a do očí diváka. Takéto rozptýlené svetlo sa nazýva „flare“ a je definované ako „svetlo netvoriace obraz, koncentrované alebo difúzne, ktoré sa prenáša cez optický systém“. Výsledkom je zahalený odlesk alebo závoj, ktorý zakrýva detaily obrazu a znižuje kontrast. V extrémnych prípadoch môže dokonca spôsobiť obraz duchov. Extrémnym príkladom by bolo, ak by ste sa pokúšali oslniť hru na tienistej strane nízkeho hrebeňa s jasným slnečným svetlom prúdiacim cez vrch a do objektívu prístroja. (Nikdy sa nepozerajte priamo do slnka, či už s optikou alebo bez nej, pretože to môže spôsobiť vážne poškodenie zraku.)
Jednovrstvové antireflexné nátery
Dlho očakávané riešenie problému straty odrazového svetla prišlo v polovici 30-tych rokov, keď Alexandar Smakula, inžinier Carl Zeiss, vyvinul a patentoval „systém nereflexných šošoviek Zeiss“ (teraz nazývaný antireflexné alebo AR nátery), ktorý bol vyhlásený za „najdôležitejší vývoj storočia v optickej vede“. Čoskoro potom vojenské potreby druhej svetovej vojny urýchlili vývoj povlaku, ktorý používali spojenci aj sily Osi v optických prístrojoch od poľných skiel (ďalekohľadov) až po zameriavače bômb.
Teória AR povlakov (pozri obrázok nižšie) je veľmi komplikovaný vedecký koncept. Pri aplikácii pozostáva z priehľadného filmu, zvyčajne z fluoridu horečnatého MgF2, s hrúbkou jednej štvrtiny vlnovej dĺžky svetla (asi šesť milióntin palca), naneseného molekulárnym bombardovaním na čistý sklenený povrch. Vyvinutie metódy nanášania tak mikroskopicky tenkého filmu, ktorá sa robí vo vákuových komorách, bolo veľkým technologickým triumfom. Tieto jednovrstvové antireflexné povlaky znížili stratu odrazeného svetla zo 4 percent na 6 percent pre povrchy bez povlaku na približne 1,5 až 2 percentá pre povrchy s povlakom, čím sa zvýšila celková priepustnosť svetla pre nástroje s úplným povlakom o približne 70 percent, čo vzhľadom na sprievodné zníženie odleskov degradujúcich obraz, bolo pozoruhodné zlepšenie.
Viacvrstvové antireflexné nátery
Hlavným nedostatkom jednovrstvových povlakov, ktoré sú stále široko používané, je, že dokonale fungujú len pre špecifickú vlnovú dĺžku (farbu) svetla, kde sa hrúbka povlaku rovná jednej štvrtine vlnovej dĺžky. Tento nedostatok nakoniec viedol k vývoju viacvrstvových širokopásmových povlakov schopných účinne znižovať stratu odrazeného svetla v širokom rozsahu vlnových dĺžok. Dnešné najlepšie viacvrstvové nátery dokážu znížiť stratu odrazeného svetla až na dve desatiny percenta na každom povrchu vzduch-sklo.
Môj úvod k viacvrstvovým náterom prišiel v roku 1971, keď Pentax začal používať svoj „Super Multicoating“ na objektívoch fotoaparátov, kde takmer eliminoval odlesky a duchov pri fotografovaní objektov v jasnom protisvetle. Výrobcovia športovej optiky sa pomaly dostávali do rozbehnutého vlaku a až v roku 1979 Carl Zeiss predstavil svoj "T*" Multicoating, ktorý zvýšil priepustnosť svetla ďalekohľadov Zeiss na niečo vyše 90 percent a súčasne zlepšil kontrast obrazu. Dôvodom, prečo sa od prvých jednovrstvových povlakov k dnešným viacvrstvovým širokopásmovým povlakom tak dlho trvalo, bolo to, že tie druhé, hoci sú založené na rovnakých vedeckých princípoch, sú neuveriteľne komplikované a zahŕňajú niekoľko tenkých vrstiev rôznych fluoridov, oxidov, oxidov, atď. Ako by ste mohli očakávať, počítače hrajú hlavnú úlohu vo formuláciách a aplikáciách takýchto náterov.
Hoci sa celková priepustnosť svetla stále mierne zlepšuje, najvyššie úrovne, s ktorými som v súčasnosti oboznámený, sú asi 92 percent pre ďalekohľady a 95 percent pre puškohľady, čo je výrazne nad priemerom pre takéto prístroje. Hlavným dôvodom, prečo majú puškohľady o niečo lepšiu priepustnosť svetla ako ďalekohľady, je to, že na erekciu obrazu používajú skôr jednoduché erektorové šošovky než zložité hranoly.
Rovnako ďalekohľady s hranolmi Porro majú tendenciu mať lepšiu priepustnosť svetla ako ďalekohľady so strechovým hranolom podobnej optickej kvality. Pozoruhodnou výnimkou sú ďalekohľady Carl Zeiss, ktoré používajú strešné hranoly Abbe-Koenig namiesto široko používaných strešných hranolov typu Pechan, ktoré majú jeden zrkadlový (zvyčajne pohliníkovaný alebo postriebrený) povrch, na ktorom sa počas vnútorných strát stratí 4 až 6 percent dostupného svetla. odraz. (V procese nazývanom „totálny vnútorný odraz“ majú Porro hranoly a Abbe-Koenig strešné hranoly 100-percentný odraz na všetkých svojich vnútorných povrchoch bez akýchkoľvek náterov.) Riešením niektorých popredných výrobcov problému Pechanových hranolov sú špeciálne multi- vrstvové reflexné nátery, ktoré majú 99,5 percentný odraz na zrkadlových povrchoch.
Výhradou je, že by sme sa nemali nechať príliš uniesť pri hľadaní niekoľkých ďalších percentuálnych bodov priepustnosti svetla. Zoberme si napríklad, že 5-percentný zisk v priepustnosti svetla vo vysokovýkonnom optickom prístroji sa zhruba rovná 150 fps zosilnenia úsťovej rýchlosti v .300 magnum puške – nikdy si nevšimnete rozdiel.
Podarí sa niekedy v športovej optike dosiahnuť 100-percentnú priepustnosť svetla? Nikdy by sme nemali hovoriť „nikdy“, ale okrem úpravy fyzikálnych zákonov je odpoveď takmer určite nie!
Farby náterov
Mnohí veria, že kvalitu AR povlakov možno určiť podľa farby svetla odrazeného od povrchov. Možno, ale urobiť to s akoukoľvek istotou si vyžaduje značné odborné znalosti. Viditeľná farba nie je farbou samotného náterového materiálu, ktorý je bezfarebný, ale reflexnou farbou alebo kombinovanými reflexnými farbami vlnových dĺžok svetla, pre ktoré je náter najmenej účinný. Napríklad povlak, ktorý je najúčinnejší v červenej a modrej vlnovej dĺžke, vytvorí zelený odraz. Naopak, ak je povlak najúčinnejší v zelených vlnových dĺžkach, odrazom bude nejaká kombinácia červenej a modrej, napríklad purpurová. Odrazy pochádzajúce z jednovrstvových povlakov fluoridu horečnatého sa zvyčajne pohybujú od svetlomodrej po tmavofialovú. Zatiaľ čo farby odrážajúce sa od najnovších viacvrstvových náterov môžu mať takmer akúkoľvek farbu dúhy, pričom rôzne farby sa zobrazujú na rôznych optických povrchoch v celom systéme, jasný biely (bezfarebný) odraz zvyčajne označuje nepotiahnutý povrch.
Aj keď je to nevedecký, nasledujúci test typu „urob si sám“ na hodnotenie AR náterov je vzdelávací aj informatívny. Jediným potrebným nástrojom je malá baterka alebo, ak to chýba, stropné svetlo. Trik spočíva v nasvecovaní svetla do objektívu prístroja, takže pri pohľade pozdĺž lúča môžete vidieť obrazy svetla odrážajúceho sa od rôznych povrchov vzduch-sklo v prístroji. (Poznámka: Odraz bude pochádzať z blízkej aj vzdialenej strany šošoviek a hranolov.) Teraz, na základe vyššie uvedených informácií o farbe, získate určitú predstavu o typoch použitých povrchových úprav a čo je dôležitejšie, či niektoré povrchy sú bez povrchovej úpravy.
Iné typy náterov
Keďže chýba priestor na hĺbkové pokrytie ostatných typov optických povlakov, ponúkam nasledujúce stručné zhrnutia.
Povlaky s fázovou korekciou (P):Povlak s fázovou korekciou, vyvinutý spoločnosťou Carl Zeiss (kto iný?) a predstavený ako „P-povlak“ v roku 1988, je na druhom mieste po antireflexnom povlaku v nástrojoch s hranolmi. Problém (neexistujúci v Porro hranoloch) je v tom, že svetelné vlny odrážajúce sa od protiľahlých strešných povrchov sa elipticky polarizujú tak, že sú fázovo posunuté o polovicu vlnovej dĺžky. To má za následok deštruktívne rušenie a následné zhoršenie kvality obrazu. P-povlaky opravujú problém elimináciou deštruktívnych fázových posunov.
Reflexné vrstvy:Tieto zrkadlové povlaky, ktoré často vďačia za svoju účinnosť konštruktívnej interferencii, sa v športovej optike používajú častejšie, než by sa mohlo zdať. Príklady zahŕňajú: väčšina laserových diaľkomerov a niekoľko puškohľadov, ktoré využívajú rozdeľovače lúčov; mieridlá s červenými bodkami, kde sa používa povlak špecifický pre vlnovú dĺžku na odrazenie obrazu bodky späť do oka strelca; a ako už bolo diskutované, v nástrojoch na strešné hranoly s Pechanovými hranolmi.
Hydrofóbne (vodoodpudivé) nátery:Archetyp pre vodoodpudivý náter je Bushnell's Rainguard náter, ktorý prepúšťa vodu a odoláva vonkajšiemu zahmlievaniu. Rozsiahlo som testoval povrchovú úpravu Rainguard v chladnom podnebí, kde by neúmyselné dýchanie na šošovku okuláru ďalekohľadu zakrylo pohľad na cieľ. Výsledkom bolo, že aj keď som úmyselne dýchal na šošovky objektívu aj okuláru, čo spôsobilo ich zahmlievanie alebo námrazu, stále som videl dostatočne dobre ciele na to, aby som mohol strieľať.
Nátery odolné voči oderu:Pretrvávajúcim nedostatkom niektorých antireflexných vrstiev je, že majú tendenciu byť mäkké, a preto sa ľahko poškriabajú. Našťastie dnešné „tvrdé“ nátery, hoci stále nie sú univerzálne používané, výrazne zlepšujú odolnosť vonkajšej optiky, od okuliarov až po puškohľady. Zďaleka najtvrdšia vrstva, ktorú som testoval, je na vonkajších povrchoch šošoviek T-Plated titánových puškohľadov Burris Black Diamond 30 mm. Nedokázal som ho poškriabať ani ostrím vreckového noža ostrého ako žiletka. To posledné sa neodporúča.
Označenia náterov
Nasledujúce výrazy často používajú výrobcovia optiky na opis rozsahu, v akom sú ich prístroje chránené povlakmi AR.
Potiahnutá optika (C) znamená, že jeden alebo viac povrchov jednej alebo viacerých šošoviek bolo potiahnutých.
Plne potiahnutý (FC) znamená, že všetky povrchy vzduch-sklo majú aspoň jednu vrstvu antireflexného náteru, čo je dobré.
Multicoated (MC) znamená, že jeden alebo viac povrchov jednej alebo viacerých šošoviek má AR povlak pozostávajúci z dvoch alebo viacerých vrstiev. Pri použití renomovanými výrobcami toto označenie zvyčajne znamená, že jeden alebo oba vonkajšie povrchy šošoviek sú viacvrstvové a že vnútorné povrchy majú pravdepodobne jednovrstvové povlaky.
Fully multicoated (FMC) znamená, že všetky povrchy vzduch-sklo by mali mať viacvrstvovú antireflexnú vrstvu, čo je najlepšie.
Bohužiaľ, nie všetky AR povlaky daného typu sú vytvorené rovnako a niektoré môžu byť dokonca falošné. Akokoľvek sú krásne na pohľad, som veľmi skeptický, pokiaľ ide o hodnotu takzvaných „rubínových“ náterov, ktoré odrážajú oslňujúce množstvo červeného svetla, vďaka čomu sa pozerané objekty javia ako príšerné zelené. Keď poprední výrobcovia, ako sú Carl Zeiss, Leica, Nikon a Swarovski, začnú používať rubínové alebo iné neobvyklé nátery, začnem im veriť. Prvou líniou obrany proti podradným a falošným náterom je nákup od výrobcu s overenou poctivosťou. To neznamená, že aj tie najlepšie spoločnosti sú nad propagáciou svojich patentovaných náterov. Väčšinou sú to ľudia z reklamy, ktorí sa nechajú uniesť.