Zloději světla
Spoilery, které trápí uživatele optiky od vynálezu prvního Galileova dalekohledu v roce 1610, jsou absorpce a odrazy, které dramaticky snižují množství využitelného světla, které dopadá do očí pozorovatele. Každý optický člen (jednotlivá čočka, hranol nebo zrcadlo) nevyhnutelně absorbuje část světla, které jím prochází. Daleko významnější je však skutečnost, že se od každé plochy vzduch-sklo odráží malé procento světla. U nepotažené optiky se tato "ztráta odrazu" pohybuje mezi 4 procenty a 6 procenty na povrch, což se nezdá příliš špatné, dokud si neuvědomíte, že moderní optické přístroje mají kdekoli od 10 do 16 takových povrchů. Čistým výsledkem může být ztráta světla až 50 procent, což je zvláště problematické za špatných světelných podmínek.
Závažnější je však fakt, že odražené světlo jen tak nezmizí a zanechá matnější obraz. Místo toho neustále poskakuje z povrchu na povrch uvnitř nástroje, přičemž část světla z těchto druhých, třetích a čtvrtých odrazů nakonec vychází výstupními pupily nástroje a do očí diváka. Takové rozptýlené světlo se nazývá "vzplanutí" a je definováno jako "obraz netvořící světlo, koncentrované nebo difúzní, které je přenášeno optickým systémem." Výsledkem je závoj nebo závoj, který zakrývá detaily obrazu a snižuje kontrast. V extrémních případech může dokonce způsobit obrazy duchů. Extrémním příkladem by bylo, kdybyste se pokoušeli sklopit hru na stinné straně nízkého hřebene s jasným slunečním světlem proudícím přes vrchol a do objektivu přístroje. (Nikdy se nedívejte přímo do slunce, ať už s optikou, ani bez ní, protože to může způsobit vážné poškození zraku.)
Jednovrstvé antireflexní nátěry
Dlouho očekávané řešení problému ztráty reflexního světla přišlo v polovině 30. let 20. století, kdy Alexandar Smakula, inženýr společnosti Carl Zeiss, vyvinul a nechal si patentovat „systém nereflexních čoček Zeiss“ (nyní nazývaný antireflexní nebo AR povlaky), který byl ohlašován jako „nejdůležitější vývoj století v optické vědě“. Brzy poté vojenské potřeby druhé světové války urychlily vývoj povlaku, který byl používán jak spojeneckými, tak i osovými silami v optických přístrojích od polních brýlí (dalekohledů) po pumové zaměřovače.
Teorie za AR povlaky (viz obrázek níže) je velmi komplikovaný vědecký koncept. Při použití sestává z průhledného filmu, obvykle z fluoridu hořečnatého MgF2, o tloušťce jedné čtvrtiny vlnové délky světla (asi šest miliontin palce), naneseného molekulárním bombardováním na čistý skleněný povrch. Vyvinout metodu nanášení takto mikroskopicky tenkého filmu, která se provádí ve vakuových komorách, bylo velkým technologickým triumfem. Tato jednovrstvá antireflexní vrstva snížila ztrátu odrazivého světla ze 4 procent na 6 procent u nepotažených povrchů na asi 1,5 až 2 procenta u potažených povrchů, čímž se zvýšila celková propustnost světla u plně potažených nástrojů asi o 70 procent, což vzhledem k doprovodné redukci odlesků degradujících obraz, to bylo pozoruhodné zlepšení.
Vícevrstvé antireflexní nátěry
Velkým nedostatkem jednovrstvých povlaků, které jsou stále široce používány, je, že dokonale fungují pouze pro konkrétní vlnovou délku (barvu) světla, kde je tloušťka povlaku rovna jedné čtvrtině vlnové délky. Tento nedostatek nakonec vedl k vývoji vícevrstvých širokopásmových povlaků schopných účinně snížit ztráty odrazem světla v širokém rozsahu vlnových délek. Dnešní nejlepší vícevrstvé povlaky mohou snížit ztrátu odrazivého světla až na dvě desetiny procenta na každém povrchu vzduch-sklo.
Můj úvod k vícevrstvým povlakům přišel v roce 1971, kdy Pentax začal používat svůj "Super Multicoating" na objektivech fotoaparátů, kde téměř eliminoval odlesky a duchy při fotografování objektů v jasném protisvětle. Výrobci sportovní optiky se do rozjetého vlaku dostávali trochu pomalu a až v roce 1979 Carl Zeiss představil svůj „T*“ Multicoating, který zvýšil propustnost světla dalekohledů Zeiss na lehce přes 90 procent a současně zlepšil kontrast obrazu. Důvodem, proč se od prvních jednovrstvých povlaků k dnešním vícevrstvým širokopásmovým povlakům tak dlouho trvalo, bylo to, že ty druhé, ačkoli jsou založeny na stejných vědeckých principech, jsou neuvěřitelně komplikované a zahrnují několik tenkých vrstev různých fluoridů, oxidů, oxidů, atd. Jak můžete očekávat, počítače hrají hlavní roli ve složení a aplikacích takových povlaků.
Přestože se celková propustnost světla stále mírně zlepšuje, nejvyšší úrovně, se kterými jsem v současné době obeznámen, jsou asi 92 procent pro dalekohledy a 95 procent pro puškohledy, což je výrazně nad průměrem těchto přístrojů. Primárním důvodem, proč puškohledy mívají o něco lepší světelnou propustnost než dalekohledy, je to, že k sestavení obrazu používají spíše jednoduché erektorové čočky než složité hranoly.
Stejně tak dalekohledy s hranolem Porro mívají lepší propustnost světla než dalekohledy se střechovým hranolem podobné optické kvality. Pozoruhodnou výjimkou jsou dalekohledy Carl Zeiss, které používají střešní hranoly Abbe-Koenig namísto široce používaných střešních hranolů typu Pechan, které mají jeden zrcadlový (obvykle pohliníkovaný nebo postříbřený) povrch, kde se během vnitřních ztrát ztratí 4 až 6 procent dostupného světla. odraz. (V procesu zvaném „totální vnitřní odraz“ získávají Porro hranoly a střešní hranoly Abbe-Koenig 100% odraz na všech svých vnitřních površích, aniž by měly jakékoli povlaky.) Řešení některých předních výrobců problému Pechanových hranolů jsou speciální multi- vrstvy reflexních povlaků, které dostanou 99,5% odraz na zrcadlených površích.
Upozornění je, že by se člověk neměl nechat příliš unést ve snaze získat pár procentních bodů propustnosti světla navíc. Uvažujme například, že 5procentní zisk v propustnosti světla u vysoce výkonného optického přístroje se zhruba rovná zisku 150 fps v úsťové rychlosti u pušky ráže 0,300 magnum – nikdy si nevšimnete rozdílu.
Bude někdy ve sportovní optice dosaženo 100procentní propustnosti světla? Člověk by nikdy neměl říkat „nikdy“, ale kromě úpravy fyzikálních zákonů je odpověď téměř jistě ne!
Barvy nátěrů
Mnozí věří, že kvalitu AR povlaků lze určit podle barvy světla odraženého od povrchů. Možná, ale udělat to s jistotou vyžaduje značné odborné znalosti. Viditelná barva není barva samotného potahového materiálu, který je bezbarvý, ale reflexní barva nebo kombinované reflexní barvy vlnových délek světla, pro které je povlak nejméně účinný. Například povlak, který je nejúčinnější v červené a modré vlnové délce, bude produkovat zelený odraz. Naopak, pokud je povlak nejúčinnější v zelených vlnových délkách, odraz bude nějaká kombinace červené a modré, jako je purpurová. Odrazy pocházející z jednovrstvých povlaků fluoridu hořečnatého se obvykle pohybují od světle modré po tmavě fialovou. Zatímco barvy odrážející se od nejnovějších vícevrstvých povlaků mohou být téměř jakékoli barvy duhy, přičemž různé barvy se zobrazují na různých optických površích v celém systému, jasně bílý (bezbarvý) odraz obvykle indikuje nepotažený povrch.
I když je to nevědecký, následující test pro vlastní potřebu pro hodnocení AR povlaků je jak vzdělávací, tak informativní. Jediným potřebným nástrojem je malá baterka nebo, pokud to chybí, stropní světlo. Trik je nasvítit světlo do objektivu přístroje, takže při pohledu podél paprsku můžete vidět obrazy světla odrážejícího se od různých povrchů vzduch-sklo v přístroji. (Poznámka: Odraz bude pocházet z blízké i vzdálené strany čoček a hranolů.) Nyní, na základě výše uvedených informací o barvě, získáte určitou představu o typech použitých povlaků, a co je důležitější, zda některé povrchy jsou bez povrchové úpravy.
Jiné typy nátěrů
Vzhledem k nedostatku místa pro hloubkové pokrytí ostatních typů optických povlaků nabízím následující stručné shrnutí.
Povlaky s fázovou korekcí (P):Povlak s fázovou korekcí, vyvinutý společností Carl Zeiss (kdo jiný?) a představený jako „P-povlak“ v roce 1988, je druhý v důležitosti hned po antireflexním povlaku u nástrojů se střešním hranolem. Problém (neexistující v Porro hranolech) je v tom, že světelné vlny odrážející se od protilehlých střešních ploch se elipticky polarizují tak, že jsou o polovinu vlnové délky mimo fázi. To má za následek destruktivní rušení a následné zhoršení kvality obrazu. P-povlaky opravují problém eliminací destruktivních fázových posunů.
Reflexní vrstvy:Tyto zrcadlové povlaky, které často vděčí za svou účinnost konstruktivní interferenci, se ve sportovní optice používají častěji, než by se mohlo zdát. Příklady zahrnují: většinu laserových dálkoměrů a několik puškohledů, které využívají rozdělovače paprsků; mířidla s červeným bodem, kde se používá povlak specifický pro vlnovou délku k odražení obrazu bodu zpět do oka střelce; a, jak již bylo diskutováno dříve, v přístrojích se střešními hranoly s Pechanovými hranoly.
Hydrofobní (vodoodpudivé) nátěry:Archetypem vodoodpudivého nátěru je nátěr Bushnell's Rainguard, který propouští vodu a odolává vnějšímu zamlžování. Rozsáhle jsem testoval povlak Rainguard v chladném klimatu, kde by nechtěné dýchání na čočku okuláru dalekohledu zakrylo výhled na cíl. Výsledkem bylo, že i když jsem záměrně dýchal na čočky objektivu i okuláru, což způsobilo jejich zamlžení nebo námrazu, stále jsem viděl cíle dostatečně dobře na to, abych mohl střílet.
Nátěry odolné proti oděru:Přetrvávajícím nedostatkem některých antireflexních vrstev je, že mají tendenci být měkké, a proto se snadno poškrábou. Naštěstí dnešní „tvrdé“ povlaky, i když stále nejsou univerzálně používané, výrazně zlepšují odolnost venkovní optiky od brýlí po puškohledy. Zdaleka nejtvrdší povlak, který jsem testoval, je na T-Plated vnějších čočkách puškohledů Burris Black Diamond 30 mm Titanium. Nemohl jsem ho poškrábat ani ostřím kapesního nože ostrého jako břitva. To druhé se nedoporučuje.
Označení povlaků
Následující termíny často používají výrobci optiky k popisu rozsahu, v jakém jsou jejich přístroje chráněny AR povlaky.
Potažená optika (C) znamená, že byl potažen jeden nebo více povrchů jedné nebo více čoček.
Plně potažený (FC) znamená, že všechny povrchy vzduch-sklo mají alespoň jednu vrstvu antireflexního povlaku, což je dobré.
Multicoated (MC) znamená, že jeden nebo více povrchů jedné nebo více čoček je opatřeno AR povlakem sestávajícím ze dvou nebo více vrstev. Při použití renomovanými výrobci toto označení obvykle znamená, že jeden nebo oba vnější povrchy čoček jsou vícevrstvé a že vnitřní povrchy mají pravděpodobně jednovrstvé povlaky.
Fully multicoated (FMC) znamená, že všechny povrchy vzduch-sklo by měly mít vícevrstvé antireflexní vrstvy, což je nejlepší.
Bohužel ne všechny AR povlaky daného typu jsou vytvořeny stejně a některé mohou být dokonce falešné. I když jsou krásné, jsem velmi skeptický, pokud jde o hodnotu takzvaných „rubínových“ povlaků, které odrážejí oslnivé množství červeného světla, takže pozorované objekty vypadají příšerně zelené. Když přední výrobci, jako jsou Carl Zeiss, Leica, Nikon a Swarovski, začnou používat rubínové nebo jiné neobvyklé povlaky, začnu jim věřit. První linií obrany proti podřadným a falešným nátěrům je nákup od výrobce s prokázanou poctivostí. To neznamená, že i ty nejlepší společnosti jsou nad humbukováním svých proprietárních nátěrů. Obvykle se nechají unést lidé z reklamy.