Một 'chiếc áo pha lê nano' làm gì trên ống kính này?

Các Nikkor 85mm f / 1.4G AF-S có một 'Nano Crystal Coat' ... đó là những gì và tại sao nó trên hầu hết của hầu hết các ống kính đắt tiền của họ? Rõ ràng nó là một lớp phủ và một số liên kết dường như cho thấy nó có thể làm tăng độ truyền và độ sắc nét, nhưng dường như đối nghịch với tôi rằng lớp phủ gì đó sẽ làm cho nó sắc nét hơn.

Nanocoating: Mới và khác biệt!

Để giải quyết cụ thể hơn về loại lớp phủ ống kính "Nano Crystal", vì các câu trả lời khác dường như là giải quyết vấn đề đa hóa nói chung hoặc cho rằng lớp phủ công nghệ nano chỉ là một thuật ngữ tiếp thị.

Nanocoating thực sự KHÔNG giống như đa pha, nó rất khác nhau về thiết kế và ảnh hưởng đến ánh sáng theo một cách khác. Việc sử dụng thuật ngữ "Lớp phủ tinh thể Nano" chắc chắn không chỉ là một thuật ngữ tiếp thị! Để bắt đầu đơn giản nhất có thể:

• Multicoating là một tiến bộ về khái niệm singlecoating và được thiết kế trên cơ sở nhiễu sóng.
  • Hoạt động bằng cách "điều chỉnh" ánh sáng phản xạ theo cách mà các hạt sóng phản xạ triệt tiêu lẫn nhau.
• Nanocoating là một khái niệm mới hơn nhiều, hấp dẫn dựa trên cấu trúc và thiết kế của mắt bướm (hầu như không phản chiếu bất kỳ ánh sáng nào cả.)
  • Được thiết kế để tránh sự phản xạ ở nơi đầu tiên, và hướng các tia sáng vào ống kính mà không cho phép chúng phản xạ chút nào.

Đa nhiễu và giao thoa sóng

Ánh sáng thể hiện cả tính chất hạt và dạng sóng. Như vậy, hai photon có thể tương tác theo cách triệt tiêu lẫn nhau. Điều này được thể hiện rõ nhất bằng hình minh họa và tôi sẽ mượn hình ảnh wikipedia cho mục đích đó. Dưới đây là một ví dụ về ống kính một lớp và cách lớp phủ tạo ra các dạng sóng photon phản xạ đối lập với nhau (và do đó có khả năng triệt tiêu lẫn nhau):

Lớp phủ chống phản xạ được thiết kế dày chính xác bằng một nửa bước sóng của tần số ánh sáng. Ánh sáng sẽ phản xạ tại mọi giao điểm của vật liệu, như giữa không khí & lớp phủ cũng như lớp phủ & ống kính. Vì lớp phủ dày bằng một nửa bước sóng ánh sáng, sự phản xạ từ giao diện không khí / lớp phủ gây cản trở tiêu cực đến sự phản xạ từ giao diện lớp phủ / ống kính và cả hai triệt tiêu lẫn nhau.

Đa lớp hoạt động theo cùng một cách, tuy nhiên với nhiều lớp phủ ở các độ dày khác nhau. Vì màu sắc của ánh sáng được xác định bởi bước sóng của nó, nên phủ một thấu kính với một vài lớp chính xác bằng một nửa bước sóng của các tần số chính của ánh sáng (như tím, xanh lam, xanh lam, lục, lục, vàng, cam, đỏ) sẽ triệt tiêu nhiều ánh sáng hơn so với lớp phủ đơn giản. Các lớp phủ đơn thường được thiết kế theo dải ánh sáng màu lục đến vàng lục, vì chúng có xu hướng phổ biến nhất trong ánh sáng mặt trời và ánh sáng ban ngày. Multicoating được dự định để làm việc trên toàn phổ càng nhiều càng tốt.

Sự thiếu sót của Multicoating

Sự ra đời của đa pha là một bước đột phá lớn về truyền dẫn ống kính (lượng ánh sáng mà chúng cho phép đi qua), đạt mức cao tới 99%. Multicoating không phải là lý tưởng, mặc dù. Khi hiện tượng lóa và bóng ma mạnh xảy ra, chúng chỉ có khả năng lọc hoàn toàn ánh sáng phản xạ ở bước sóng chính xác mà mỗi lớp được thiết kế để lọc ra. Bước sóng gần tần số dự định sẽ được giảm nhẹ, tuy nhiên chúng sẽ không bị hủy hoàn toàn. Một chùm ánh sáng không phát ra ngoài trục sáng, chẳng hạn như từ mặt trời trong góc của khung hình, vẫn có thể tạo ra ngọn lửa lớn, sáng và rất bất lợi, bóng mờ và giảm độ tương phản ngay cả trên một ống kính có đa pha.

Ngoài ra, đa pha chỉ đơn giản là lợi dụng tính chất của ánh sáng để sử dụng tính chất âm của thấu kính ... độ phản xạ ... để giảm thiểu tác động của độ phản xạ đối với chất lượng hình ảnh. Như vậy, truyền dẫn là không lý tưởng, và có thể mất tới vài phần trăm ánh sáng tới cho bất kỳ bước sóng nhất định nào, thường dẫn đến mất tổng cộng 1-2% trong quá trình truyền M PERI PHẦN TÍNH / NHÓM . Cấp, thấp hơn nhiều so với 8-10% đã từng tồn tại với ống kính một lớp và không tráng, tuy nhiên trong các ống kính phức tạp có nhiều yếu tố, một lượng ánh sáng đáng kể vẫn có thể bị mất (ví dụ, ống kính tele 15 nhóm phức tạp có thể kết thúc với tổn thất 15-30% trong tổng số truyền khi đối mặt với ngọn lửa mạnh.)

Những cải tiến với Nanocoating

Nanocoating, không giống như đa hóa, không phải là một sự phát triển liên tục của công nghệ trước đây ... nó thực sự là một cách tiếp cận hoàn toàn mới để giải quyết một vấn đề cũ. Nanocoating dựa trên thiết kế của mắt sâu bướm, được biết đến trong cộng đồng khoa học có một trong những chỉ số phản xạ thấp nhất của bất kỳ vật liệu nào. Thiết kế chung dựa trên các cấu trúc dạng vòm / vòm giống như quy mô nano nhằm hướng dẫn càng nhiều ánh sáng vào ống kính, tránh phản xạ hoàn toàn bất cứ khi nào có thể.

Nếu và khi xảy ra hiện tượng lóa hoặc bóng ma, do nanocoating không được thiết kế để hoạt động trên bất kỳ bước sóng ánh sáng nhất định nào mà là ánh sáng tổng thể, kết quả tạo ra hoặc mất độ tương phản ít hơn đáng kể so với ống kính đa pha. Trong nhiều trường hợp, cần phải xem xét kỹ lưỡng và chặt chẽ để tìm ra các yếu tố nhỏ của hiện tượng lóa và bóng ma trong ảnh được chụp bằng ống kính nanô và khi nó tồn tại, nó thường không ảnh hưởng xấu đến IQ.

Các mức truyền cho nanocoating ít nhất 99,95% M PERI PHẦN MỀM / NHÓM . Khi mất 0,05% hoặc ít hơn, tổng tổn thất truyền lớn đối với bất kỳ ống kính nào, ngay cả các ống kính phức tạp có nhiều nhóm phần tử, sẽ vẫn ở mức rất thấp (ví dụ, một ống kính tele 15 nhóm phức tạp sẽ có tổng tổn thất truyền 0,75% . )

Thiết kế ống kính Nanocoating

(LƯU Ý: Bản chất chính xác của ánh sáng truyền qua nanocoat không được công bố rộng rãi, vì vậy tôi chỉ có thể đưa ra lời giải thích của mình ở đây về những gì tôi đã thấy và đọc. Tôi không khẳng định chính xác 100%, tuy nhiên tôi nghĩ nó nói chung là chính xác đủ.)

Thiết kế của hình minh họa ở trên được lấy từ một vài SWC, hoặc Lớp phủ cấu trúc dưới lưỡi , các sơ đồ tôi đã tìm thấy trên các trang web của Canon. So với lớp phủ Nano Crystal của Nikon, SWC của Canon là điều tương tự, mặc dù việc triển khai cụ thể của chúng có thể khác nhau về các chi tiết. Canon gọi một cách rõ ràng "hình dạng nêm" của các cấu trúc quy mô nano và gọi ra bản chất giả lớp với các nêm có kích thước và chiều cao khác nhau. Kích thước và độ dày của lớp cấu trúc được thiết kế rõ ràng nhỏ hơn đáng kể so với bước sóng của ánh sáng khả kiến ​​được sử dụng cho hầu hết các nhiếp ảnh (lớn nhất khoảng 200nm, trong đó bước sóng của phạm vi ánh sáng khả kiến ​​từ 380nm đến 790nm hoặc hơn).

Mục đích công nghệ để sử dụng cấu trúc như vậy là để loại bỏ nguyên nhân chính của sự phản xạ: Những thay đổi lớn trong chỉ số khúc xạ ở ranh giới vật chất. Thay thế đa lớp phân lớp, tạo ra nhiều giao diện trong đó có thể có thay đổi lớn về chỉ số khúc xạ, với lớp phủ có cấu trúc trong đó không có giao diện duy nhất do đó tạo ra một lớp "chuyển tiếp trơn tru". Độ dày của lớp được giữ nhỏ, có lẽ là để giảm thiểu tác động đến góc tới của các tia đi qua nó (thực sự không có bất kỳ thông tin cụ thể nào về lý do tại sao nêm được giữ quá nhỏ.)

Ánh sáng được "dẫn hướng" một cách hiệu quả thông qua lớp cấu trúc nanô vào thành phần thấu kính. Mục tiêu cuối cùng là ánh sáng đi qua các thành phần cấu trúc nano và đi vào thành phần thấu kính trong khoảng trống giữa các nêm, phần lớn là "không bị ảnh hưởng". Lượng phản xạ là tối thiểu và những gì phản xạ xảy ra thường phản ánh ra khỏi giao diện cấu trúc / phần tử nano nơi tồn tại. Khi ánh sáng phản xạ khỏi thành phần thấu kính bên trong và trở lại thành phần trước đó, lớp phủ cấu trúc nano tương tự sẽ có tác dụng tương tự với ánh sáng phản xạ đó, giúp nó đi qua các phần tử bên trong để khuếch tán vô hại ra bên trong độ phản xạ thấp của ống kính, hoặc quay lại ngay phần tử phía trước ... ít gây hại.

Độ sắc nét tốt hơn?

Về việc liệu nano có cho phép cải thiện độ sắc nét hay không. Tôi sẽ không có khuynh hướng nói rằng chính nanocoating có thể thực sự cải thiện độ sắc nét rất nhiều. Nó chắc chắn cải thiện truyền dẫn, như vậy trong các ống kính có nhiều nhóm yếu tố, tổng tổn thất truyền được giảm từ vài phần trăm xuống thường, dưới thường là dưới một phần trăm. Về mặt cải thiện IQ tổng thể, việc truyền tải được cải thiện cũng sẽ cải thiện độ tương phản, ngay cả ở mức độ vi điều khiển. Cải thiện vi điều khiển sẽ dẫn đến những cải tiến về độ sắc nét, ở một mức độ nào đó.

Yêu cầu cải thiện độ sắc nét có nhiều khả năng do tự do hơn trong thiết kế ống kính và khả năng sử dụng nhiều yếu tố ống kính hơn mà một nhà thiết kế ống kính có thể bị hạn chế do yêu cầu truyền dẫn. Nếu bạn chỉ có thể sử dụng 8 thành phần thấu kính với đa pha vì nhiều hơn sẽ làm giảm quá trình truyền ánh sáng tổng thể quá nhiều, bạn có thể sử dụng 15 hoặc nhiều hơn với chế độ nano và vẫn có các đặc tính truyền tốt hơn nhiều. Điều đó mang lại cho các nhà thiết kế ống kính sự tự do để thực hiện kiểm soát tái tạo hình ảnh tốt hơn so với trước đây, điều này cuối cùng sẽ dẫn đến độ sắc nét được cải thiện.

Tôi tin rằng đó chính xác là trường hợp của các ống kính Canon mới hơn, phần lớn là thế hệ "Mark II" hoặc "người mới tham gia", chẳng hạn như ống kính Fisheye EF 8-15mm f / 4 Lống kính. Đây có lẽ cũng là trường hợp với ống kính của Nikon với NCC. Các ống kính mới hơn của Canon đang vượt trội đáng kể so với các thiết bị tiền nhiệm của chúng trong lĩnh vực MTF (Chức năng truyền điều chế, một cách đo độ sắc nét và độ tương phản của ống kính). Hầu như tất cả các ống kính L-series của Canon được giới thiệu từ khoảng giữa năm 2008 (có thể sớm hơn một chút) sử dụng SWC đều có lý thuyết của MTF (hầu hết các nhà sản xuất ống kính ngày nay tạo ra các biểu đồ MTF từ các mẫu ống kính máy tính) thể hiện bước nhảy đáng kể về độ phân giải tổng thể , độ sắc nét và độ tương phản, với một số kết quả gần như "hoàn hảo" theo tiêu chí MTF của họ (được thừa nhận là thấp hơn hầu hết các ống kính của họ nên thực sự có khả năng phân giải, nhưng nhất quán khi so sánh với MTF của ống kính cũ. )

Vì vậy, về mặt kỹ thuật, bản thân lớp phủ không trực tiếp cải thiện độ sắc nét (mặc dù khi cải thiện độ tương phản, nó có thể có tác động trực tiếp nhẹ). Những cải tiến về độ sắc nét có nhiều khả năng do khả năng cải thiện thiết kế ống kính mà không cần quan tâm nhiều đến việc truyền như trước đây. (Tôi đoán rằng có thể được chứng thực hoặc bác bỏ bằng cách so sánh các thiết kế ống kính của ống kính mới với ống kính nano so với ống kính cũ mà không có.)

Dưới đây là mô tả về việc triển khai nanocoating của Pentax, được gọi là Lớp phủ sáng ( nguồn ):

... [the] Lớp phủ sáng chói nguyên bản của PENTAX ... đảm bảo hiệu suất chống phản xạ vượt trội trong phạm vi bước sóng rộng hơn để mang lại hình ảnh sáng hơn và chất lượng cao hơn. Được tạo ra bằng công nghệ nano tiên tiến của PENTAX, lớp phủ độc quyền này làm giảm phản xạ của ống kính và cải thiện đáng kể độ truyền ánh sáng bằng cách hình thành một lớp khí quyển silica với các lỗ đồng nhất trên bề mặt của các thành phần quang học.

Lưu ý rằng Lớp phủ sáng tối chỉ được sử dụng trong một vài ống kính chọn lọc, bao gồm cả ống kính DA * 55mm và DA645 25mm.

Tôi không nghĩ rằng chiếc áo khoác pha lê Nano giúp cải thiện độ sắc nét của chính nó. Tuy nhiên, những gì nó làm nếu giúp nhà thiết kế ống kính tự do hơn trong việc thiết kế ống kính.

Trước khi lớp phủ được sử dụng, các thiết kế ống kính thực tế chỉ giới hạn ở khoảng 5 nhóm yếu tố (nhiều nhất là). Lớp phủ đơn tăng lên khoảng 7 hoặc 8. Đa lớp tăng lên khoảng một chục hoặc mười lăm.

Mỗi trong số này cho phép nhà thiết kế ống kính thực hiện công việc khắc phục quang sai tốt hơn. Họ không chỉ có thể sử dụng nhiều yếu tố hơn nếu cần thiết, mà còn tự do hơn khi tách các yếu tố thành các nhóm riêng biệt, thay vì nhóm các yếu tố chỉ để giảm thiểu phản xạ.

Chính thức, tôi không chắc chắn chính xác có bao nhiêu nhóm lớp phủ tinh thể nano (hoặc tương đương từ các nhà cung cấp khác sắp được sử dụng) cho phép, nhưng gần như chắc chắn ít nhất là một vài. Tôi đoán nó cũng cho phép tự do hơn một chút không chỉ là thêm nhiều yếu tố / nhóm, mà còn sắp xếp chúng một cách tự do hơn một chút để tập trung vào việc giảm quang sai mà không phải lo lắng về mức độ bùng phát / bóng ma của nó giới thiệu.

Tôi đoán lý do quan trọng nhất để sử dụng lớp phủ chống phản xạ bước sóng là các vấn đề liên quan đến độ cong mạnh của ống kính. Lớp phủ AR nhiều lớp hoạt động hoàn hảo cho các bề mặt phẳng và ống kính không bị uốn cong quá nhiều. Đối với các ống kính mạnh được sử dụng ví dụ bởi Nikon trong tất cả các ống kính zoom mới như 14-24 f / 2.8, hãy xem Khuôn kính chính xác của Nikoncác phương pháp lắng đọng tiêu chuẩn cho lớp phủ AR không tạo ra độ dày nhiều lớp chính xác tại các khu vực dốc cao. Đặc biệt ở những vùng dốc này, sự mất ánh sáng từ phản xạ Fresnel trở thành một vấn đề, thậm chí nghiêm trọng hơn là nhiều phản xạ trong ống kính. Lớp phủ tinh thể nano hoàn toàn phù hợp với chỉ số khúc xạ từ không khí đến thủy tinh. Do đó, hiện tượng lóa, lóa và độ nhiễu tổng thể trong ảnh được cải thiện rất nhiều. Điều này dẫn đến độ tương phản và độ phân giải tốt hơn nhiều. Lớp phủ tinh thể nano và khả năng tạo ra những quả cầu mạnh mẽ với giá cả hợp lý do đúc thủy tinh là một sự kết hợp hoàn hảo. Điều này mang đến cho nhà thiết kế quang học sự tự do hoàn toàn để thiết kế các ống kính hoàn hảo với độ nhiễu rất thấp.

Tương lai tươi sáng!

Reinhard

Một số ánh sáng chiếu vào kính bị phản xạ trở lại, không qua thấu kính. Lớp phủ chống phản xạ làm giảm bớt điều này và cho phép ánh sáng đi qua ống kính. Bạn thấy điều này rất nhiều trong kính thiên văn, ống nhòm và thị kính nơi thu thập ánh sáng là rất quan trọng.

Các bài viết wikipeda có một lời giải thích tốt đẹp.

Về phần "Nano", ngoài việc thêm vào "giá" của ống kính, có lẽ còn đề cập đến một số dạng công nghệ nano tiêu dùng để làm cho lớp phủ tốt hơn, hoặc ít nhất là xuất hiện tốt hơn. Với giá của ống kính, chắc chắn, tôi chắc chắn hy vọng nó sẽ làm mọi thứ tốt hơn!