Els lladres de llum
Els spoilers que han afectat els usuaris d'òptica des de la invenció del primer telescopi de Galileu el 1610 són l'absorció i els reflexos, que redueixen dràsticament la quantitat de llum útil que arriba als ulls de l'espectador. Cada element òptic (lent individual, prisma o mirall) absorbeix inevitablement una part de la llum que el travessa. Molt més significatiu, però, és el fet que un petit percentatge de la llum es reflecteix per cada superfície d'aire a vidre. Per a l'òptica no recoberta, aquesta "pèrdua reflectiva" varia entre el 4 i el 6 per cent per superfície, cosa que no sembla gens malament fins que t'adones que els instruments òptics moderns tenen entre 10 i 16 d'aquestes superfícies. El resultat net pot ser una pèrdua de llum de fins a un 50 per cent, que és especialment problemàtica en condicions de poca llum.
Més greu, però, és el fet que la llum reflectida no només desapareix, deixant una imatge més tènue. En canvi, continua rebotant de superfície a superfície dins de l'instrument, amb part de la llum d'aquests segon, tercer i quart reflex que finalment surt a través de les pupil·les de sortida de l'instrument i als ulls de l'espectador. Aquesta llum dispersa s'anomena "flare" i es defineix com "llum que no forma imatge, concentrada o difusa, que es transmet a través del sistema òptic". El resultat és un resplendor o borrosa que oculta els detalls de la imatge i redueix el contrast. En casos extrems, fins i tot pot provocar imatges fantasmes. Un exemple extrem seria si estiguéssiu provant de jugar al vidre al costat ombrívol d'una cresta baixa amb la llum del sol brillant per la part superior i cap a la lent de l'objectiu de l'instrument. (No mireu mai directament el sol, amb o sense òptica, ja que pot causar danys oculars greus.)
Recobriments antireflexos d'una sola capa
La solució tan esperada al problema de la pèrdua de llum reflectiva va arribar a mitjans dels anys trenta quan Alexandar Smakula, un enginyer de Carl Zeiss, va desenvolupar i patentar el "sistema de recobriment de lents no reflectants Zeiss" (ara anomenats recobriments antireflectants o AR), que va ser anunciat com "el desenvolupament més important del segle en la ciència òptica". Poc després, les necessitats militars de la Segona Guerra Mundial van accelerar el desenvolupament del recobriment, que va ser utilitzat tant per les forces aliades com de l'Eix en instruments òptics que van des d'ulleres de camp (binocles) fins a visors de bombes.
La teoria darrere dels recobriments AR (vegeu la il·lustració següent) és un concepte científic molt complicat. En aplicació consisteix en una pel·lícula transparent, generalment de fluorur de magnesi MgF2, d'una quarta part de la longitud d'ona de la llum (aproximadament sis milionèsimes de polzada) de gruix, dipositada, per bombardeig molecular, sobre una superfície de vidre neta. Desenvolupar un mètode per aplicar una pel·lícula tan microscòpicament fina, que es fa en cambres de buit, va ser un gran triomf tecnològic. Aquests recobriments antireflexos d'una sola capa van reduir la pèrdua de llum reflectiva d'entre un 4% i un 6% per a superfícies no recobertes a aproximadament un 1,5 a un 2% per a superfícies recobertes, augmentant així la transmissió total de la llum per als instruments totalment recoberts d'un 70%, cosa que, tenint en compte la reducció acompanyada de la flare degradant la imatge, va ser una millora notable.
Recobriments antireflexos multicapa
Una deficiència important dels recobriments d'una sola capa, que encara s'utilitzen àmpliament, és que funcionen perfectament només per a la longitud d'ona específica (color) de la llum on el gruix del recobriment és igual a una quarta part de la longitud d'ona. Aquesta deficiència va conduir finalment al desenvolupament de recobriments de banda ampla multicapa capaços de reduir de manera eficient la pèrdua de llum reflectiva en una àmplia gamma de longituds d'ona. Els millors recobriments multicapa actuals poden reduir la pèrdua de llum reflectiva fins a dues dècimes d'un per cent a cada superfície d'aire a vidre.
La meva introducció als recobriments multicapa es va produir l'any 1971 quan Pentax va començar a utilitzar el seu "Super Multicoating" a les lents de les càmeres, on gairebé eliminava les imatges fantasmagriques i fantasmes quan es fotografiaven subjectes amb retroil·luminació brillant. Els fabricants d'òptica esportiva van ser una mica lents per pujar al carro, i no va ser fins al 1979 que Carl Zeiss va introduir el seu Multicoating "T*", que va augmentar la transmissió de la llum dels prismàtics Zeiss a una mica més del 90 per cent, alhora que millorava el contrast de la imatge. La raó per la qual es va trigar tant de temps passar dels primers recobriments d'una sola capa als recobriments de banda ampla multicapa actuals va ser perquè aquests últims, tot i que es basen en els mateixos principis científics, són increïblement complicats, i inclouen diverses capes fines de diversos fluorurs, òxids, diòxids, etc. Com és d'esperar, els ordinadors tenen un paper important en les formulacions i aplicacions d'aquests recobriments.
Tot i que la transmissió de la llum en general continua millorant lleugerament, els nivells més alts que estic familiaritzat actualment són al voltant del 92 per cent per als prismàtics i el 95 per cent per als visors de rifle, que estan molt per sobre de la mitjana d'aquests instruments. La raó principal per la qual els visors de rifle tendeixen a tenir una transmissió de llum lleugerament millors que els prismàtics és perquè utilitzen lents erectores simples en lloc de prismes complicats per a l'erecció d'imatges.
De la mateixa manera, els prismàtics de prismes de Porro tendeixen a tenir una millor transmissió de la llum que els prismàtics de prismes de sostre de qualitat òptica similar. Les excepcions notables són els prismàtics Carl Zeiss que utilitzen prismes de sostre Abbe-Koenig en comptes dels prismes de sostre de tipus Pechan àmpliament utilitzats, que tenen una superfície mirall (generalment aluminitzada o platejada) on es perd entre el 4 i el 6 per cent de la llum disponible durant l'interior. reflexió. (En un procés anomenat "reflexió interna total", els prismes de Porro i els prismes de sostre d'Abbe-Koenig aconsegueixen una reflexió del 100 per cent a totes les seves superfícies internes, sense tenir cap recobriment.) La solució d'alguns fabricants líders al problema del prisma Pechan són multi- capa de recobriments reflectants que aconsegueixen un 99,5 per cent de reflexió a les superfícies mirades.
L'advertència aquí és que no s'ha de deixar portar massa en la seva recerca d'uns quants punts percentuals addicionals de transmissió de llum. Penseu, per exemple, que un guany del 5 per cent en la transmissió de llum en un instrument òptic d'alt rendiment és aproximadament igual a un guany de 150 fps en la velocitat de boca en un rifle .300 magnum; mai no notareu la diferència.
S'aconseguirà mai la transmissió de la llum al 100% en l'òptica esportiva? Mai no s'ha de dir "mai", però, a part de modificar les lleis de la física, la resposta és gairebé segur que no!
Colors de recobriment
Molts creuen que la qualitat dels recobriments AR es pot determinar pel color de la llum reflectida per les superfícies. Potser, però fer-ho amb certesa requereix una experiència considerable. El color que es veu no és el del material de recobriment en si, que és incolor, sinó el color reflectant o els colors reflectants combinats de les longituds d'ona de la llum per a les quals el recobriment és menys efectiu. Per exemple, un recobriment que és més eficaç en les longituds d'ona vermella i blava produirà un reflex verd. Per contra, si el recobriment és més eficaç en les longituds d'ona verdes, el reflex serà una combinació de vermell i blau, com ara el magenta. Els reflexos procedents de recobriments d'una sola capa de fluorur de magnesi solen anar des del blau pàl·lid fins al porpra fosc. Tot i que els colors que es reflecteixen dels últims recobriments multicapa poden ser gairebé qualsevol color de l'arc de Sant Martí, amb diferents colors que es mostren a diverses superfícies òptiques del sistema, un reflex blanc brillant (incolor) sol indicar una superfície no recoberta.
Tot i que no és científica, la següent prova de fer-ho tu mateix per avaluar els recobriments AR és tant educativa com informativa. L'única eina necessària és una petita llanterna o, a manca d'això, una llum aèria. El truc és fer brillar la llum a la lent de l'objectiu de l'instrument de manera que quan mireu al llarg del feix, pugueu veure imatges de la llum reflectint-se a les diferents superfícies d'aire a vidre de l'instrument. (Nota: la reflexió vindrà tant dels costats més propers com més llunyans de les lents i dels prismes.) Ara, a partir de la informació anterior, sobre el color, tindreu una idea sobre els tipus de recobriments utilitzats i, el que és més important, si alguns les superfícies no estan recobertes.
Altres tipus de recobriments
A falta d'espai per a una cobertura en profunditat dels altres tipus de recobriments òptics, ofereixo els següents breus resums.
Recobriments de correcció de fase (P):Desenvolupat per Carl Zeiss (qui més?) i introduït com a "recobriment P" el 1988, el recobriment de correcció de fase és el segon en importància només després del recobriment antireflex en els instruments de prismes de sostre. El problema (inexistent en els prismes de Porro) és que les ones de llum que es reflecteixen a les superfícies oposades del sostre es polaritzan el·lípticament de manera que es desfasa la meitat de la longitud d'ona entre si. Això provoca una interferència destructiva i un deteriorament posterior de la qualitat de la imatge. Els recobriments P corregeixen el problema eliminant els canvis de fase destructius.
Recobriments de reflexió:Aquests recobriments semblants a miralls, que sovint deuen la seva eficàcia a la interferència constructiva, s'utilitzen més sovint en l'òptica esportiva del que es podria pensar. Alguns exemples inclouen: la majoria de telèmetres làser i els pocs visors de rifle que utilitzen divisors de feix; punts vermells on s'utilitza un recobriment específic per a la longitud d'ona per reflectir la imatge del punt a l'ull del tirador; i, com s'ha comentat anteriorment, en instruments de prismes de sostre amb prismes Pechan.
Recobriments hidrofòbics (repel·lents a l'aigua):L'arquetip del recobriment repel·lent a l'aigua és el recobriment Rainguard de Bushnell que elimina l'aigua i resisteix l'enfogament extern. Vaig provar àmpliament el recobriment Rainguard en climes freds on respirar sense voler a la lent de l'ocular d'un visor hauria enfosquit la visió de l'objectiu. Els resultats van ser que, fins i tot quan respirava intencionadament tant a les lents de l'objectiu com a l'ocular fent que s'embolessin o gelades, encara podia veure els objectius prou bé per disparar.
Recobriments resistents a l'abrasió:Un inconvenient persistent d'alguns recobriments antireflexos és que tendeixen a ser suaus i, per tant, es rasquen fàcilment. Afortunadament, els recobriments "resistents" actuals, tot i que encara no s'utilitzen universalment, estan millorant considerablement la durabilitat de l'òptica a l'aire lliure, des d'ulleres fins a visors. El recobriment més dur, amb diferència, que he provat es troba a les superfícies de les lents externes amb placa en T dels visors de titani de 30 mm Black Diamond de Burris. No vaig poder ratllar-lo, fins i tot amb el tall d'un ganivet de butxaca afilat com una navalla. Aquest últim no és recomanable.
Denominacions de recobriment
Els fabricants d'òptica sovint utilitzen els termes següents per descriure fins a quin punt els seus instruments estan protegits per recobriments AR.
L'òptica recoberta (C) significa que s'han recobert una o més superfícies d'una o més lents.
Totalment recobert (FC) significa que totes les superfícies d'aire a vidre han rebut almenys una sola capa de recobriment antireflex, que és bo.
Multicoated (MC) significa que una o més superfícies d'una o més lents han rebut un recobriment AR que consta de dues o més capes. Quan s'utilitza per fabricants de renom, aquesta designació normalment implica que una o ambdues superfícies exteriors de la lent tenen múltiples recobriments i que les superfícies interiors probablement tenen recobriments d'una sola capa.
Totalment multicapa (FMC) significa que totes les superfícies d'aire a vidre haurien d'haver rebut recobriments antireflexos multicapa, que és el millor.
Malauradament, no tots els recobriments AR d'un tipus determinat es creen iguals, i alguns fins i tot poden ser falsos. Per molt bonics que siguin, sóc molt escèptic pel que fa al valor dels anomenats recobriments "robí", que reflecteixen una quantitat enlluernadora de llum vermella, fent que els objectes vists semblin d'un verd espantós. Quan els principals fabricants, com ara Carl Zeiss, Leica, Nikon i Swarovski, comencin a utilitzar robí o altres recobriments poc convencionals, començaré a creure-hi. La primera línia de defensa contra recobriments inferiors i falsos és comprar a un fabricant amb una trajectòria demostrada d'honestedat. Això no vol dir que fins i tot les millors empreses estiguin per sobre del seu recobriment patentat. Normalment són els publicitaris els que es deixen portar.