Işık Hırsızları
Galileo'nun 1610'daki ilk teleskopunun icadından bu yana optik kullanıcılarını rahatsız eden spoiler, izleyicinin gözlerine ulaşan kullanılabilir ışık miktarını önemli ölçüde azaltan soğurma ve yansımalardır. Her optik eleman (bireysel mercek, prizma veya ayna) içinden geçen ışığın bir kısmını kaçınılmaz olarak emer. Ancak çok daha önemli olan, ışığın küçük bir yüzdesinin havadan cama her yüzeyden yansıtılmasıdır. Kaplamasız optikler için, bu "yansıma kaybı" yüzey başına yüzde 4 ile yüzde 6 arasında değişmektedir; bu, modern optik cihazların bu tür 10 ila 16 arasında herhangi bir yüzeye sahip olduğunu fark edene kadar çok da kötü görünmemektedir. Net sonuç, yüzde 50'ye kadar ışık kaybı olabilir ve bu, özellikle düşük ışık koşullarında sorun yaratır.
Ancak daha ciddi olanı, yansıyan ışığın öylece kaybolmaması ve daha sönük bir görüntü bırakmamasıdır. Bunun yerine, enstrümanın içinde yüzeyden yüzeye sıçrayıp duruyor ve bu ikinci, üçüncü ve dördüncü yansımalardan gelen ışığın bir kısmı, sonunda enstrümanın çıkış gözbebeklerinden izleyicinin gözlerine çıkıyor. Bu tür saçılan ışığa "parlama" adı verilir ve "optik sistem aracılığıyla iletilen, görüntü oluşturmayan, konsantre veya dağınık ışık" olarak tanımlanır. Sonuç, görüntü ayrıntılarını gizleyen ve kontrastı azaltan perdeleyici bir parlama veya bulanıklıktır. Aşırı durumlarda hayalet görüntülere bile neden olabilir. Uç bir örnek, alçak bir tepenin gölgeli tarafında, parlak güneş ışığının tepeden cihazın objektif merceğine doğru aktığı cam oyunu yapmaya çalışmanız olabilir. (Optik olsun ya da olmasın, asla güneşe doğrudan bakmayın, ciddi göz hasarına neden olabilir.)
Tek Katlı Yansıma Önleyici Kaplamalar
Yansıtıcı ışık kaybı sorununa uzun zamandır beklenen çözüm, 1930'ların ortalarında Carl Zeiss mühendisi Alexandar Smakula'nın "Zeiss yansıtmayan mercek kaplama sistemini" (şimdi yansıma önleyici veya AR kaplamalar olarak adlandırılıyor) geliştirip patentini almasıyla geldi. "optik biliminde yüzyılın en önemli gelişmesi" olarak müjdelendi. Kısa bir süre sonra, II. Dünya Savaşı'nın askeri ihtiyaçları, hem Müttefik hem de Mihver kuvvetleri tarafından dürbünlerden (dürbün) bomba görüşlerine kadar çeşitli optik cihazlarda kullanılan kaplamanın gelişimini hızlandırdı.
AR kaplamaların arkasındaki teori (aşağıdaki resme bakın) çok karmaşık bir bilimsel kavramdır. Uygulamada, temiz bir cam yüzey üzerine moleküler bombardıman yoluyla biriktirilen, ışığın dalga boyunun dörtte biri (bir inçin yaklaşık altı milyonda biri) kalınlığında, genellikle magnezyum florür MgF2'den oluşan şeffaf bir filmden oluşur. Mikroskobik düzeyde ince filmi uygulamak için vakum odalarında yapılan bir yöntemin geliştirilmesi büyük bir teknolojik zaferdi. Bu tek katmanlı yansıma önleyici kaplamalar, yansıtıcı ışık kaybını kaplanmamış yüzeyler için yüzde 4 ila yüzde 6'dan kaplanmış yüzeyler için yaklaşık yüzde 1,5 ila 2'ye düşürdü, böylece tamamen kaplanmış aletler için genel ışık iletimini yaklaşık yüzde 70 artırdı; Görüntüyü bozan parlamada buna eşlik eden azalma dikkate alındığında dikkate değer bir gelişmeydi.
Çok Katmanlı Yansıma Önleyici Kaplamalar
Hala yaygın olarak kullanılan tek katmanlı kaplamaların önemli bir dezavantajı, kaplama kalınlığının dalga boyunun dörtte birine eşit olduğu ışığın yalnızca belirli dalga boyu (rengi) için mükemmel şekilde iyi çalışmalarıdır. Bu eksiklik sonunda geniş bir dalga boyu aralığında yansıtıcı ışık kaybını etkili bir şekilde azaltabilen çok katmanlı geniş bant kaplamaların geliştirilmesine yol açtı. Günümüzün en iyi çok katmanlı kaplamaları, havadan cama her yüzeyde yansıtıcı ışık kaybını yüzde birin onda ikisine kadar azaltabilir.
Çok katmanlı kaplamalarla tanışmam 1971 yılında Pentax'ın kamera merceklerinde "Süper Çoklu Kaplama" özelliğini kullanmaya başlamasıyla gerçekleşti; bu teknoloji, parlak arkadan aydınlatmalı nesnelerin fotoğrafını çekerken parlamayı ve hayalet görüntüleri neredeyse ortadan kaldırıyordu. Spor optik üreticileri bu duruma ayak uydurmada biraz yavaş davrandılar ve Carl Zeiss, Zeiss dürbünlerinin ışık geçirgenliğini yüzde 90'ın biraz üzerine çıkarırken aynı zamanda görüntü kontrastını da artıran "T*" Çoklu Kaplama'yı 1979'da piyasaya sürdü. İlk tek katmanlı kaplamalardan günümüzün çok katmanlı geniş bant kaplamalarına geçişin bu kadar uzun sürmesinin nedeni, ikincisinin, aynı bilimsel ilkelere dayanmasına rağmen, çeşitli florürler, oksitler, dioksitlerden oluşan birkaç ince katman içermesi nedeniyle inanılmaz derecede karmaşık olmasıydı. vb. Tahmin edebileceğiniz gibi bu tür kaplamaların formülasyonlarında ve uygulamalarında bilgisayarlar büyük rol oynamaktadır.
Genel ışık geçirgenliği biraz gelişmeye devam etse de, şu anda aşina olduğum en yüksek seviyeler dürbünler için yaklaşık yüzde 92 ve tüfek dürbünleri için yüzde 95'tir ve bu tür aletlerin ortalamalarının oldukça üzerindedir. Tüfek dürbünlerinin dürbünlerden biraz daha iyi ışık geçirgenliğine sahip olmasının temel nedeni, görüntü montajı için karmaşık prizmalar yerine basit dikleştirici lensler kullanmalarıdır.
Benzer şekilde, Porro prizma dürbünleri, benzer optik kaliteye sahip çatı prizma dürbünlerinden daha iyi ışık geçirgenliğine sahip olma eğilimindedir. Dikkate değer istisnalar, yaygın olarak kullanılan Pechan tipi çatı prizmaları yerine Abbe-Koenig çatı prizmalarını kullanan Carl Zeiss dürbünleridir; bunlar, iç ışık sırasında mevcut ışığın yüzde 4 ila 6'sının kaybolduğu aynalı (genellikle alüminize veya gümüş kaplı) bir yüzeye sahiptir. refleks. ("Tam iç yansıma" adı verilen bir süreçte Porro prizmaları ve Abbe-Koenig çatı prizmaları, herhangi bir kaplamaya gerek kalmadan tüm iç yüzeylerinde yüzde 100 yansıma elde eder.) Bazı önde gelen üreticilerin Pechan prizması sorununa yönelik çözümleri özel çoklu prizmalardır. aynalı yüzeylerde yüzde 99,5 yansıma sağlayan katmanlı yansıtıcı kaplamalar.
Buradaki uyarı, ışık iletiminin birkaç ekstra yüzdelik puanı arayışında kişinin kendini fazla kaptırmaması gerektiğidir. Örneğin, yüksek performanslı bir optik cihazda ışık iletimindeki yüzde 5'lik bir kazancın, .300 magnum tüfeğindeki namlu çıkış hızında 150 fps'lik bir kazanca kabaca eşit olduğunu düşünün; farkı asla fark etmeyeceksiniz.
Spor optiklerinde yüzde 100 ışık geçirgenliği sağlanabilecek mi? Asla "asla" dememek gerekir ama fizik yasalarını değiştirmek dışında cevap neredeyse kesinlikle hayır!
Kaplama Renkleri
Birçoğu AR kaplamaların kalitesinin yüzeylerden yansıyan ışığın rengiyle belirlenebileceğine inanıyor. Belki, ama bunu kesin olarak yapmak ciddi bir uzmanlık gerektirir. Görülen renk, renksiz olan kaplama malzemesinin kendisi değil, kaplamanın en az etkili olduğu yansıtıcı renk veya ışığın dalga boylarının birleşik yansıtıcı renkleridir. Örneğin kırmızı ve mavi dalga boylarında en etkili olan kaplama yeşil yansıma üretecektir. Tersine, eğer kaplama yeşil dalga boylarında en etkili ise, yansıma macenta gibi kırmızı ve mavinin bir kombinasyonu olacaktır. Tek katmanlı magnezyum florür kaplamalarından gelen yansımalar genellikle soluk maviden koyu mora kadar değişir. En yeni çok katmanlı kaplamalardan yansıyan renkler, sistem genelinde çeşitli optik yüzeylerde farklı renkler gösterilerek gökkuşağının hemen hemen her rengi olabilirken, parlak beyaz (renksiz) yansıma genellikle kaplanmamış bir yüzeyi belirtir.
Bilimsel olmasa da, AR kaplamalarını değerlendirmek için aşağıdaki kendin yap testi hem eğitici hem de bilgilendiricidir. İhtiyaç duyulan tek alet, küçük bir el feneri ya da eğer o yoksa, tavandaki bir ışıktır. İşin püf noktası, ışığı cihazın objektif lensine yansıtmaktır, böylece ışın boyunca baktığınızda, cihazın içindeki çeşitli havadan cama yüzeylerden yansıyan ışığın görüntülerini görebilirsiniz. (Not: Yansıma, merceklerin ve prizmaların hem yakın hem de uzak taraflarından gelecektir.) Şimdi, renkle ilgili olarak yukarıdaki bilgilere dayanarak, kullanılan kaplama türleri ve daha da önemlisi, bazılarının kaplama olup olmadığı hakkında bir fikir edineceksiniz. yüzeyler astarsızdır.
Diğer Kaplama Çeşitleri
Diğer optik kaplama türlerinin derinlemesine kapsanması için yer olmadığı için aşağıdaki kısa özetleri sunuyorum.
Faz düzeltmeli (P) kaplamalar:Carl Zeiss (başka kim?) tarafından geliştirilen ve 1988'de "P kaplama" olarak tanıtılan faz düzeltmeli kaplama, çatı prizma cihazlarında yansıma önleyici kaplamadan sonra ikinci öneme sahiptir. Sorun (Porro prizmalarında mevcut olmayan), karşıt çatı yüzeylerinden yansıyan ışık dalgalarının, birbirleriyle yarım dalga boyunda faz dışı olacak şekilde eliptik olarak polarize hale gelmesidir. Bu, yıkıcı girişime ve ardından görüntü kalitesinin bozulmasına neden olur. P-kaplamalar, yıkıcı faz kaymalarını ortadan kaldırarak sorunu düzeltir.
Yansıma kaplamaları:Etkinliğini genellikle yapıcı müdahaleye borçlu olan bu ayna benzeri kaplamalar, spor optiklerinde sanıldığından daha sık kullanılıyor. Örnekler şunları içerir: çoğu lazer telemetre ve ışın ayırıcıları kullanan birkaç tüfek dürbünü; noktanın görüntüsünü atıcının gözüne geri yansıtmak için dalga boyuna özel bir kaplamanın kullanıldığı kırmızı nokta nişangahları; ve daha önce tartışıldığı gibi Pechan prizmalarına sahip çatı prizma aletlerinde.
Hidrofobik (su itici) kaplamalar:Su geçirmez kaplamanın arketipi, Bushnell'in suyu tutan ve dış buğulanmaya direnen Rainguard kaplamasıdır. Rainguard kaplamayı, yanlışlıkla dürbünün göz merceği merceğine nefes verilmesinin kişinin hedef görüşünü engelleyebileceği soğuk iklimlerde kapsamlı bir şekilde test ettim. Sonuç olarak, hem objektifin hem de göz merceği merceklerinin üzerine kasıtlı olarak üflediğimde, onların buğulanmasına veya donmasına neden olduğumda bile, hedefleri hala ateş edebilecek kadar iyi görebiliyordum.
Aşınmaya dayanıklı kaplamalar:Bazı yansıma önleyici kaplamaların kalıcı bir dezavantajı, yumuşak olmaları ve dolayısıyla kolayca çizilmeleridir. Neyse ki günümüzün "sert" kaplamaları, hâlâ evrensel olarak kullanılmasa da, gözlüklerden tüfek dürbünlerine kadar dış mekan optiklerinin dayanıklılığını büyük ölçüde artırıyor. Şu ana kadar test ettiğim en sert kaplama, Burris'in Black Diamond 30 mm Titanyum tüfek dürbünlerinin T Kaplamalı dış mercek yüzeyleri üzerindedir. Jilet gibi keskin bir çakının kesici kenarıyla bile onu çizemedim. İkincisi önerilmez.
Kaplama Tanımları
Aşağıdaki terimler genellikle optik üreticileri tarafından cihazlarının AR kaplamaları tarafından ne ölçüde korunduğunu tanımlamak için kullanılır.
Kaplamalı optikler (C), bir veya daha fazla merceğin bir veya daha fazla yüzeyinin kaplanmış olduğu anlamına gelir.
Tamamen kaplanmış (FC), tüm havadan cama yüzeylerin en az tek bir yansıma önleyici kaplama tabakasına sahip olduğu anlamına gelir; bu iyidir.
Çok kaplamalı (MC), bir veya daha fazla merceğin bir veya daha fazla yüzeyinin, iki veya daha fazla katmandan oluşan bir AR kaplaması aldığı anlamına gelir. Saygın üreticiler tarafından kullanıldığında bu tanımlama genellikle dış lens yüzeylerinden birinin veya her ikisinin birden çok kaplamalı olduğunu ve iç yüzeylerin muhtemelen tek katmanlı kaplamalara sahip olduğunu ima eder.
Tamamen çoklu kaplamalı (FMC), tüm havadan cama yüzeylerin çok katmanlı yansıma önleyici kaplamalara sahip olması gerektiği anlamına gelir; bu en iyisidir.
Ne yazık ki belirli bir türdeki tüm AR kaplamalar eşit şekilde üretilmiyor ve hatta bazıları sahte bile olabiliyor. Her ne kadar görülmeye değer olsalar da, göz kamaştırıcı miktarda kırmızı ışık yansıtan ve görüntülenen nesnelerin soluk yeşil görünmesine neden olan "yakut" kaplamalar olarak adlandırılan kaplamaların değeri konusunda oldukça şüpheliyim. Carl Zeiss, Leica, Nikon ve Swarovski gibi önde gelen üreticiler yakut veya diğer sıra dışı kaplamaları kullanmaya başladığında onlara inanmaya başlayacağım. Kalitesiz ve sahte kaplamalara karşı ilk savunma hattı, dürüstlük konusunda kanıtlanmış bir geçmişe sahip bir üreticiden satın almaktır. Bu, en iyi şirketlerin bile kendi özel kaplamalarını abartmaktan öteye geçtiği anlamına gelmiyor. Kendini kaptıranlar genellikle reklamcılardır.