Lystyvene
Spoilerne som har forvirret optikkbrukere siden oppfinnelsen av Galileos første teleskop i 1610 er absorpsjon og refleksjoner, som dramatisk reduserer mengden brukbart lys som når seerens øyne. Hvert optisk element (enkeltlinse, prisme eller speil) absorberer uunngåelig noe av lyset som passerer gjennom det. Langt viktigere er imidlertid det faktum at en liten prosentandel av lyset reflekteres fra hver luft-til-glass-overflate. For ubelagt optikk varierer dette "reflekterende tapet" mellom 4 prosent og 6 prosent per overflate, noe som ikke virker så ille før du skjønner at moderne optiske instrumenter har alt fra 10 til 16 slike overflater. Nettoresultatet kan være et lystap på så mye som 50 prosent, noe som er spesielt plagsomt under dårlige lysforhold.
Mer alvorlig er imidlertid det faktum at det reflekterte lyset ikke bare forsvinner, og etterlater et svakere bilde. I stedet fortsetter den å sprette rundt fra overflate til overflate inne i instrumentet, med noe av lyset fra disse andre, tredje og fjerde refleksjonene som til slutt kommer ut gjennom instrumentets utgangspupiller og inn i betrakterens øyne. Slikt spredt lys kalles "flare", og er definert som "ikke-bildedannende lys, konsentrert eller diffust, som sendes gjennom det optiske systemet." Resultatet er en slørende gjenskinn eller uklarhet som skjuler bildedetaljer og reduserer kontrasten. I ekstreme tilfeller kan det til og med forårsake spøkelsesbilder. Et ekstremt eksempel ville være hvis du prøvde å glasse vilt på den skyggefulle siden av en lav ås med sterkt sollys som strømmer over toppen og inn i instrumentets objektivlinse. (Se aldri direkte på solen, verken med eller uten optikk, da det kan forårsake alvorlig øyeskade.)
Ettlags antirefleksjonsbelegg
Den lenge etterlengtede løsningen på problemet med tap av reflekterende lys kom på midten av 1930-tallet da Alexandar Smakula, en Carl Zeiss-ingeniør, utviklet og patenterte "Zeiss ikke-reflekterende linsebeleggssystem" (nå kalt antirefleksjon eller AR-belegg), som ble kunngjort som "århundrets viktigste utvikling innen optisk vitenskap." Like etterpå akselererte de militære behovene under andre verdenskrig utviklingen av belegget, som ble brukt av både de allierte og aksestyrkene i optiske instrumenter som spenner fra feltbriller (kikkerter) til bombesikter.
Teorien bak AR-belegg (se illustrasjonen nedenfor) er et svært komplisert vitenskapelig konsept. I bruk består den av en gjennomsiktig film, vanligvis av magnesiumfluorid MgF2, en fjerdedel av en bølgelengde av lys (omtrent seks milliondeler av en tomme) tykk, avsatt ved molekylært bombardement på en ren glassoverflate. Å utvikle en metode for å påføre en slik mikroskopisk tynn film, som gjøres i vakuumkamre, var en stor teknologisk triumf. Dette enkeltlags antirefleksjonsbelegg reduserte det reflekterende lystapet fra mellom 4 prosent til 6 prosent for ubelagte overflater til ca. 1,5 til 2 prosent for belagte overflater, og økte dermed den totale lystransmisjonen for fullt belagte instrumenter med ca. 70 prosent, som, tatt i betraktning den medfølgende reduksjonen i bildenedbrytende flare, var en bemerkelsesverdig forbedring.
Flerlags antirefleksjonsbelegg
En stor mangel ved enkeltlagsbelegg, som fortsatt er mye brukt, er at de fungerer utmerket bare for den spesifikke bølgelengden (fargen) til lys hvor tykkelsen på belegget er lik en fjerdedel av bølgelengden. Denne mangelen førte til slutt til utviklingen av flerlags bredbåndsbelegg som effektivt kan redusere reflekterende lystap over et bredt spekter av bølgelengder. Dagens beste flerlagsbelegg kan redusere reflekterende lystap til så lite som to tideler av én prosent ved hver luft-til-glass-overflate.
Min introduksjon til flerlagsbelegg kom i 1971 da Pentax begynte å bruke sin "Super Multicoating" på kameralinser, der den nesten eliminerte fakling og spøkelsesbilder ved fotografering av motiver med sterkt motlys. Produsentene av sportsoptikk var litt trege med å komme på banen, og det var ikke før i 1979 at Carl Zeiss introduserte sin "T*" Multicoating, som økte lystransmisjonen til Zeiss-kikkerten til litt over 90 prosent, samtidig som den forbedret bildekontrasten. Grunnen til at det tok så lang tid å komme fra de første enkeltlagsbeleggene til dagens flerlags bredbåndsbelegg var fordi sistnevnte, selv om de er basert på de samme vitenskapelige prinsippene, er utrolig kompliserte, og involverer flere tynne lag av forskjellige fluorider, oksider, dioksider, etc. Som du kanskje forventer, spiller datamaskiner store roller i formuleringene og påføringen av slike belegg.
Selv om den generelle lystransmisjonen fortsetter å forbedre seg litt, er de høyeste nivåene jeg er kjent med for øyeblikket omtrent 92 prosent for kikkerter og 95 prosent for kikkertsikter, som er godt over gjennomsnittet for slike instrumenter. Den primære grunnen til at kikkerter har en tendens til å ha litt bedre lystransmisjoner enn kikkerter er fordi de bruker enkle erektorlinser i stedet for kompliserte prismer for bildereisning.
På samme måte har Porro prismekikkerter en tendens til å ha bedre lystransmisjon enn takprismekikkerter av tilsvarende optisk kvalitet. Bemerkelsesverdige unntak er Carl Zeiss-kikkerten som bruker Abbe-Koenig-takprismer i stedet for de mye brukte takprismene av Pechan-typen, som har en speiloverflate (vanligvis aluminisert eller forsølvet) hvor mellom 4 og 6 prosent av det tilgjengelige lyset går tapt under internt lys. speilbilde. (I en prosess kalt "total intern refleksjon", får Porro-prismer og Abbe-Koenig takprismer 100 prosent refleksjon på alle sine indre overflater, uten å ha noen belegg.) Noen ledende produsenters løsning på Pechan-prismeproblemet er spesielle multi- lag reflekterende belegg som får 99,5 prosent refleksjon på speilflatene.
Forbeholdet her er at man ikke skal bli for revet med i deres søken etter noen ekstra prosentpoeng med lystransmisjon. Tenk for eksempel på at en 5 prosent gevinst i lystransmisjon i et optisk instrument med høy ytelse er omtrent lik en 150 fps gevinst i munningshastigheten i en 0,300 magnum rifle – du vil aldri merke forskjellen.
Vil 100 prosent lystransmisjon noen gang oppnås innen sportsoptikk? Man skal aldri si "aldri", men bortsett fra å modifisere fysikkens lover, er svaret nesten helt sikkert nei!
Belegg Farger
Mange tror at kvaliteten på AR-belegg kan bestemmes av fargen på lyset som reflekteres fra overflatene. Kanskje, men å gjøre det med noen sikkerhet krever betydelig ekspertise. Fargen som sees er ikke fargen til selve beleggsmaterialet, som er fargeløst, men den reflekterende fargen eller kombinerte reflekterende farger til bølgelengdene av lys som belegget er minst effektivt for. For eksempel vil et belegg som er mest effektivt i de røde og blå bølgelengdene produsere en grønn refleksjon. Omvendt, hvis belegget er mest effektivt i de grønne bølgelengdene, vil refleksjonen være en kombinasjon av rødt og blått, for eksempel magenta. Refleksjonene som kommer fra enkeltlagsbelegg av magnesiumfluorid varierer vanligvis fra blekblått til mørk lilla. Mens fargene som reflekteres fra de nyeste flerlagsbeleggene kan være nesten hvilken som helst farge på regnbuen, med forskjellige farger som vises på forskjellige optiske overflater i hele systemet, indikerer en lys hvit (fargeløs) refleksjon vanligvis en ubelagt overflate.
Selv om den er uvitenskapelig, er den følgende gjør-det-selv-testen for å evaluere AR-belegg både pedagogisk og informativ. Det eneste verktøyet som trengs er en liten lommelykt eller, hvis det mangler, et overlys. Trikset er å skinne lyset inn i instrumentets objektivlinse slik at når du ser langs strålen kan du se bilder av lyset som reflekteres fra de forskjellige luft-til-glass-overflatene i instrumentet. (Merk: Refleksjon vil komme fra både nær- og fjernsiden av linser og prismer.) Nå, basert på informasjonen ovenfor, angående farge, vil du få en ide om hvilke typer belegg som brukes og, enda viktigere, om noen overflater er ubelagte.
Andre typer belegg
I mangel av plass for dybdedekning av de andre typene optiske belegg, tilbyr jeg følgende korte oppsummeringer.
Fasekorrigerende (P) belegg:Utviklet av Carl Zeiss (hvem ellers?) og introdusert som "P-belegg" i 1988, er fasekorreksjonsbelegg nest viktigst etter antirefleksjonsbelegg i takprismeinstrumenter. Problemet (ikke-eksisterende i Porro-prismer) er at lysbølger som reflekteres fra motsatte takflater blir elliptisk polarisert slik at de er en halv bølgelengde i utfase med hverandre. Dette resulterer i ødeleggende forstyrrelser og en påfølgende forringelse av bildekvaliteten. P-beleggene korrigerer problemet ved å eliminere de destruktive faseskiftene.
Refleksjonsbelegg:Disse speillignende beleggene - som ofte skylder sin effektivitet til konstruktiv interferens - brukes oftere i sportsoptikk enn man skulle tro. Eksempler inkluderer: de fleste laseravstandsmålere og de få kikkertene som bruker strålesplittere; rødpunktsikter der et bølgelengdespesifikt belegg brukes for å reflektere bildet av prikken tilbake til skytterens øye; og, som tidligere diskutert, i takprismeinstrumenter med Pechan-prismer.
Hydrofobe (vannavstøtende) belegg:Arketypen for vannavvisende belegg er Bushnells Rainguard-belegg som avgir vann og motstår ekstern dugg. Jeg testet mye Rainguard-belegg i kaldt klima der utilsiktet pusting på et kikkerts okularlinse ville ha skjult utsikten til målet. Resultatene var at selv når jeg med vilje pustet på både objektivet og okularlinsene og fikk dem til å enten dugge eller froste over, kunne jeg fortsatt se mål godt nok til å skyte.
Slitasjebestandige belegg:En vedvarende mangel med noen antirefleksbelegg er at de har en tendens til å være myke og derfor lett riper. Heldigvis forbedrer dagens "tøffe" belegg, selv om de fortsatt ikke er universelt brukt, holdbarheten til utendørs optikk, alt fra briller til kikkertsikter. Det desidert tøffeste belegget som jeg har testet, er på de T-belagte ytre linseoverflatene til Burris' Black Diamond 30 mm Titanium kikkertsikter. Jeg klarte ikke å skrape den, selv med skjærekanten til en sylskarp lommekniv. Sistnevnte anbefales ikke.
Beleggsbetegnelser
Følgende termer brukes ofte av optikkprodusenter for å beskrive i hvilken grad instrumentene deres er beskyttet av AR-belegg.
Belagt optikk (C) betyr at en eller flere overflater på en eller flere linser er belagt.
Fullbelagt (FC) betyr at alle luft-til-glass-overflater har fått minst ett enkelt lag antirefleksbelegg, noe som er bra.
Multicoated (MC) betyr at en eller flere overflater på en eller flere linser har fått et AR-belegg bestående av to eller flere lag. Når den brukes av anerkjente produsenter, innebærer denne betegnelsen vanligvis at en eller begge de utvendige linseoverflatene er flerlags og at de indre overflatene sannsynligvis har ettlagsbelegg.
Fullt multicoated (FMC) betyr at alle luft-til-glass-overflater skal ha fått flerlags antirefleksbelegg, som er best.
Dessverre er ikke alle AR-belegg av en gitt type laget like, og noen kan til og med være falske. Nydelige som de er å se, er jeg veldig skeptisk til verdien av de såkalte "ruby"-beleggene, som reflekterer en blendende mengde rødt lys, noe som får sett objekter til å virke forferdelig grønne. Når ledende produsenter, som Carl Zeiss, Leica, Nikon og Swarovski, begynner å bruke rubin eller andre offbeat-belegg, vil jeg begynne å tro på dem. Den første forsvarslinjen mot dårligere og falske belegg er å kjøpe fra en produsent med en dokumentert merittliste for ærlighet. Det er ikke dermed sagt at selv de beste selskapene er over å hype deres proprietære belegg. Det er vanligvis reklamefolket som lar seg rive med.