Apa yang dilakukan 'mantel kristal nano' pada lensa ini?

The Nikkor 85mm f / 1.4G AF-S memiliki 'Nano Crystal Coat' ... apa itu dan mengapa itu pada sebagian besar lensa paling mahal? Jelas itu lapisan dan beberapa link tampaknya menunjukkan itu dapat meningkatkan transmisi dan ketajaman, tetapi tampaknya kontra intuitif bagi saya bahwa lapisan sesuatu akan membuatnya lebih tajam.

Nanocoating: Baru dan Berbeda!

Untuk lebih spesifik menangani "pelapisan Kristal Nano" jenis pelapisan lensa, sebagai jawaban lain tampaknya baik mengatasi multicoating secara umum atau berpikir pelapisan nanoteknologi hanyalah istilah pemasaran.

Nanocoating sebenarnya TIDAK sama dengan multicoating, sangat berbeda dalam desain, dan mempengaruhi cahaya dengan cara yang berbeda. Penggunaan istilah "Lapisan Kristal Nano" jelas bukan hanya istilah pemasaran! Untuk memulai sesederhana mungkin:

• Multicoating adalah kemajuan pada konsep singlecoating, dan dirancang atas dasar gangguan gelombang.
  • Bekerja dengan "menyetel" memantulkan cahaya sedemikian rupa sehingga bentuk gelombang partikel yang dipantulkan saling membatalkan.
• Nanocoating adalah konsep yang jauh lebih baru, menarik berdasarkan pada struktur dan desain mata ngengat (yang nyaris tidak memantulkan cahaya sama sekali.)
  • Dirancang untuk menghindari pantulan sejak awal, dan mengarahkan sinar cahaya ke dalam lensa tanpa membiarkannya memantul sama sekali.

Multicoating dan Waveform Interference

Cahaya menunjukkan sifat partikel dan bentuk gelombang. Dengan demikian, dua foton dapat berinteraksi sedemikian rupa untuk membatalkan satu sama lain. Ini paling baik ditunjukkan dengan ilustrasi, dan saya akan meminjam gambar wikipedia untuk tujuan itu. Di bawah ini adalah contoh dari lensa berlapis tunggal, dan bagaimana lapisan menghasilkan bentuk gelombang foton yang dipantulkan yang bertentangan satu sama lain (dan karenanya mampu membatalkan satu sama lain):

Lapisan anti-reflektif dirancang setebal setengah dari panjang gelombang frekuensi cahaya. Cahaya akan memantul di setiap persimpangan bahan, seperti antara udara & lapisan serta lapisan & lensa. Karena lapisannya setebal setengah panjang gelombang cahaya, pantulan dari antarmuka udara / lapisan secara negatif mengganggu pantulan dari antarmuka lapisan / lensa, dan keduanya saling membatalkan.

Multicoating bekerja dengan cara yang sama, namun dengan beberapa lapisan lapisan pada ketebalan yang berbeda. Karena warna cahaya ditentukan oleh panjang gelombangnya, melapisi lensa dengan beberapa lapis tepat setengah dari panjang gelombang frekuensi kunci cahaya (seperti violet, biru, biru-hijau, hijau, kuning-hijau, kuning, oranye, merah) akan membatalkan jauh lebih banyak cahaya daripada kehendak lapisan tunggal sederhana. Pelapis tunggal umumnya dirancang dalam pita cahaya hijau ke kuning-hijau, karena cenderung paling lazim di bawah sinar matahari dan siang hari. Multicoating dimaksudkan untuk bekerja pada spektrum penuh sebanyak mungkin.

Kekurangan Multicoating

Munculnya multicoating adalah terobosan besar dalam hal transmisi lensa (jumlah cahaya yang mereka boleh lewat), mencapai tingkat setinggi 99%. Multicoating tidak ideal. Ketika nyala api dan ghosting yang kuat terjadi, mereka hanya mampu sepenuhnya menyaring cahaya yang dipantulkan pada panjang gelombang yang tepat yang dirancang untuk disaring oleh setiap lapisan. Panjang gelombang di dekat frekuensi yang dimaksudkan akan dikurangi, namun mereka tidak akan sepenuhnya dibatalkan. Sinar terang non-incicent off-axis cahaya, seperti dari matahari di sudut bingkai, masih dapat membuat suar besar, cerah, dan sangat merugikan, ghosting, dan pengurangan kontras bahkan pada lensa dengan multicoating.

Selain itu, multicoating hanya memanfaatkan sifat cahaya untuk menggunakan properti negatif lensa ... pemantulan ... untuk meminimalkan dampak pemantulan terhadap kualitas gambar. Dengan demikian, transmisi tidak ideal, dan hingga beberapa persen dari cahaya insiden bisa hilang untuk setiap panjang gelombang tertentu, biasanya menghasilkan 1-2% total kerugian dalam transmisi PER COATED ELEMEN / GROUP . Memang, itu jauh lebih rendah daripada 8-10% yang dulu ada dengan pelapis tunggal dan lensa yang tidak dilapisi, namun dalam lensa kompleks dengan banyak elemen, sejumlah besar cahaya masih dapat hilang secara keseluruhan (yaitu lensa telefoto 15 grup yang kompleks dapat berakhir dengan 15-30% kehilangan total transmisi dalam menghadapi suar yang kuat.)

Perbaikan dengan Nanocoating

Nanocoating, tidak seperti multicoating, bukan evolusi lanjutan dari teknologi sebelumnya ... itu memang pendekatan yang sama sekali baru untuk memecahkan masalah lama. Nanocoating didasarkan pada desain mata ngengat, yang dikenal dalam komunitas ilmiah memiliki salah satu indeks reflektansi terendah dari bahan apa pun. Desain umum didasarkan pada skala nano, kira-kira seperti kubah / spike-like structure yang dimaksudkan untuk memandu sebanyak mungkin cahaya ke dalam lensa, menghindari pantulan sepenuhnya jika memungkinkan.

Jika dan ketika flare atau ghosting terjadi, karena nanocoating tidak dirancang untuk bekerja pada panjang gelombang cahaya tertentu tetapi totalitas cahaya, artefak yang dihasilkan atau kehilangan kontras jauh lebih kecil dibandingkan dengan lensa multicoated. Dalam banyak kasus, pemeriksaan cermat dan dekat diperlukan untuk menemukan elemen kecil flare dan ghosting dalam foto yang diambil dengan lensa nanocoated, dan ketika itu ada, sering tidak merusak IQ.

Tingkat transmisi untuk nanocoating setidaknya 99,95% PER COATED ELEMENT / GROUP . Pada kehilangan 0,05% atau kurang, kehilangan transmisi total besar untuk lensa apa pun, bahkan lensa kompleks dengan banyak kelompok elemen, akan tetap sangat rendah (mis. Lensa telefoto 15 grup yang kompleks akan berakhir dengan total kehilangan transmisi 0,75% . )

Desain Nanocoating Lensa

(CATATAN: Sifat tepat cahaya yang melewati nanocoat tidak dipublikasikan secara luas, jadi saya hanya dapat mendasarkan penjelasan saya di sini dari apa yang telah saya lihat dan baca. Saya tidak mengklaim akurasi 100%, namun saya pikir itu umumnya akurat cukup.)

Desain ilustrasi di atas diambil dari beberapa diagram SWC, atau Subwavelenth Structure Coating , yang saya temukan di situs web Canon. Dibandingkan dengan Nano Crystal Coating milik Nikon, Canon SWC adalah hal yang sama, meskipun penerapan spesifiknya mungkin berbeda dalam detailnya. Canon secara eksplisit memanggil "bentuk irisan" dari struktur skala nano, dan memanggil sifat pseudo-layered dengan irisan dengan ukuran dan tinggi yang berbeda. Ukuran dan ketebalan lapisan struktur secara eksplisit dirancang agar jauh lebih kecil dari panjang gelombang cahaya tampak yang digunakan untuk sebagian besar fotografi (sekitar 200nm paling besar, di mana panjang gelombang cahaya tampak berkisar antara 380nm hingga 790nm atau lebih).

Tujuan teknologi untuk menggunakan struktur semacam itu adalah untuk menghilangkan penyebab utama refleksi: Perubahan besar dalam indeks bias pada batas material. Mengganti multicoating berlapis, yang menciptakan banyak antarmuka di mana mungkin ada perubahan besar dalam indeks bias, dengan lapisan terstruktur di mana tidak ada antarmuka tunggal sehingga menciptakan lapisan "transisi halus". Ketebalan lapisan dijaga tetap kecil, mungkin untuk meminimalkan dampak terhadap sudut datangnya sinar yang melewatinya (tidak benar-benar memiliki informasi konkret khusus tentang mengapa irisan dijaga sedemikian kecil.)

Cahaya secara efektif "dipandu" melalui lapisan struktur nano ke dalam elemen lensa. Tujuan utamanya adalah agar cahaya dapat melewati elemen struktur nano dan memasukkan elemen lensa di ruang antara irisan, yang sebagian besar "tidak terluka". Jumlah refleksi minimal, dan refleksi apa yang terjadi biasanya memantulkan antarmuka nano-struktur / elemen di mana ada. Ketika cahaya memantul dari elemen lensa internal dan membuat cadangan ke elemen sebelumnya, lapisan nano-struktur yang sama akan memiliki efek yang sama pada cahaya yang dipantulkan, membantunya melewati elemen internal untuk berdifusi tanpa berbahaya dari jeroan rendah dengan reflektivitas rendah. lensa, atau segera kembali elemen depan ... sedikit atau tidak ada salahnya dilakukan.

Ketajaman yang lebih baik?

Mengenai apakah nanocoating memungkinkan untuk meningkatkan ketajaman. Saya tidak akan cenderung mengatakan bahwa nanocoating itu sendiri dapat benar-benar meningkatkan ketajaman secara keseluruhan. Ini tentu meningkatkan transmisi, sehingga pada lensa dengan banyak kelompok elemen, total kehilangan transmisi berkurang dari beberapa persen menjadi biasanya di bawah, sering jauh di bawah, satu persen. Dalam hal peningkatan IQ secara keseluruhan, transmisi yang ditingkatkan juga harus meningkatkan kontras, bahkan pada tingkat mikrokontras. Microcontrast yang ditingkatkan akan mengarah pada peningkatan ketajaman, sampai taraf tertentu.

Klaim untuk meningkatkan ketajaman lebih mungkin karena lebih banyak kebebasan dalam desain lensa, dan kemampuan untuk memanfaatkan lebih banyak elemen lensa yang mungkin dibatasi oleh perancang lensa karena persyaratan transmisi. Jika Anda hanya dapat menggunakan 8 elemen lensa dengan multicoating karena lebih banyak akan mengurangi transmisi cahaya keseluruhan terlalu banyak, Anda mungkin dapat menggunakan 15 atau lebih dengan nanocoating dan masih memiliki karakteristik transmisi yang jauh lebih baik. Yang menawarkan kebebasan bagi perancang lensa untuk menerapkan kontrol yang lebih besar atas reproduksi gambar daripada di masa lalu, yang pada akhirnya akan mengarah pada peningkatan ketajaman.

Saya percaya itulah yang terjadi dengan lensa Canon yang lebih baru, sebagian besar generasi "Mark II" atau "pendatang baru" seperti EF 8-15mm f / 4 L Fisheyelensa. Mungkin juga halnya dengan lensa Nikon dengan NCC. Lensa Canon yang lebih baru secara signifikan mengungguli pendahulunya di bidang MTF (Modulation Transfer Function, sebuah cara untuk mengukur ketajaman dan kontras sebuah lensa). Hampir semua lensa seri-L Canon diperkenalkan sejak sekitar pertengahan 2008 (mungkin sedikit lebih awal dari itu) yang menggunakan SWC memiliki MTF teoretis (sebagian besar produsen lensa saat ini menghasilkan grafik MTF dari model komputer lensa) yang menunjukkan lompatan signifikan pada resolusi keseluruhan , ketajaman, dan kontras, dengan beberapa menunjukkan hasil yang hampir "sempurna" sesuai dengan kriteria MTF mereka (yang diakui lebih rendah dari sebagian besar lensa mereka sebenarnya harus mampu diselesaikan, tetapi konsisten dalam hal perbandingan dengan MTF tentang lensa yang lebih tua. )

Jadi, secara teknis, itu bukan lapisan itu sendiri yang secara langsung meningkatkan ketajaman (meskipun karena meningkatkan kontras itu mungkin memiliki dampak langsung sedikit). Peningkatan ketajaman lebih mungkin karena kemampuan untuk melakukan perbaikan dalam desain lensa tanpa banyak perhatian untuk transmisi seperti di masa lalu. (Saya kira itu bisa dibenarkan atau dibantah dengan membandingkan desain lensa lensa baru dengan nanocoating vs lensa lama tanpa.)

Berikut adalah deskripsi penerapan nanocoating Pentax, yang disebut Aero Bright Coating ( sumber ):

... [the] Aero Bright Coating asli PENTAX ... memastikan kinerja anti-pantulan yang luar biasa pada rentang panjang gelombang yang lebih luas untuk menghasilkan gambar yang lebih cerah dan berkualitas lebih tinggi. Dibuat menggunakan nanoteknologi canggih PENTAX, lapisan eksklusif ini mengurangi pantulan lensa dan sangat meningkatkan transmisi cahaya dengan membentuk lapisan aerogel silika dengan pori-pori yang seragam pada permukaan elemen optik.

Perhatikan bahwa Aero Bright Coating hanya digunakan pada beberapa lensa tertentu, termasuk lensa DA * 55mm dan DA645 25mm.

Saya tidak berpikir mantel kristal Nano meningkatkan ketajaman dalam dan dari dirinya sendiri. Apa yang dilakukannya, bagaimanapun, jika memberi desainer lensa lebih banyak kebebasan dalam mendesain lensa.

Sebelum pelapisan mulai digunakan, desain lensa praktis terbatas pada sekitar 5 kelompok elemen (paling banyak). Lapisan tunggal meningkatkannya menjadi sekitar 7 atau 8. Multicoating meningkatkannya menjadi sekitar selusin atau lima belas.

Masing-masing memungkinkan perancang lensa untuk melakukan pekerjaan yang lebih baik untuk mengoreksi penyimpangan. Mereka tidak hanya dapat menggunakan lebih banyak elemen jika perlu, tetapi lebih bebas untuk memisahkan elemen menjadi kelompok yang terpisah, daripada mengelompokkan elemen hanya untuk meminimalkan refleksi.

Begitu saja, saya tidak yakin persis berapa banyak lagi kelompok yang memungkinkan pelapisan kristal nano (atau setara dari vendor lain, yang mulai digunakan), tetapi hampir pasti setidaknya beberapa. Saya kira itu juga memungkinkan sedikit lebih banyak kebebasan tidak hanya untuk menambahkan lebih banyak elemen / kelompok, tetapi juga untuk mengatur mereka sedikit lebih bebas untuk berkonsentrasi pada pengurangan aberasi tanpa khawatir (hampir sebanyak) tentang berapa banyak flare / ghosting mungkin memperkenalkan.

Saya kira alasan paling penting untuk menggunakan lapisan anti-refleksi subwavelength adalah masalah yang terkait dengan kelengkungan lensa yang kuat. Lapisan AR multi-lapisan berfungsi sempurna untuk permukaan dan lensa datar yang tidak terlalu banyak dibengkokkan. Untuk aspheres kuat yang digunakan misalnya oleh Nikon di semua lensa zoom baru seperti 14-24 f / 2.8 lihat Nikon Precision Glass Mouldmetode pengendapan standar untuk pelapis AR gagal menghasilkan ketebalan multi-lapisan yang benar di daerah lereng curam. Khususnya di daerah yang curam ini, kehilangan cahaya dari refleksi Fresnel menjadi masalah, bahkan lebih parah adalah beberapa refleksi dalam lensa. Lapisan kristal nano sangat cocok dengan indeks bias dari udara ke kaca. Dengan demikian suar, silau dan tingkat kebisingan keseluruhan dalam gambar sangat meningkat. Ini menghasilkan kontras dan resolusi yang jauh lebih baik. Pelapis kristal nano dan kemampuan untuk membuat aspheres yang kuat untuk harga yang wajar karena cetakan kaca adalah kombinasi yang sempurna. Ini menawarkan kebebasan penuh kepada desainer optik untuk merancang lensa yang sempurna dengan noise yang sangat rendah.

Masa depan cerah!

Reinhard

Beberapa cahaya yang mengenai kaca akan dipantulkan kembali, bukan melalui lensa. Pelapis anti pantulan mengurangi ini dan memungkinkan cahaya melewati lensa. Anda melihat ini banyak di teleskop, teropong, dan eyepieces di mana pengumpulan cahaya sangat penting.

The Artikel wikipeda memiliki penjelasan yang baik cantik.

Adapun bagian "Nano", selain menambah "harga" lensa, itu mungkin merujuk pada beberapa bentuk teknologi nano konsumen untuk membuat lapisan lebih baik, atau setidaknya terlihat lebih baik. Mengingat harga lensa, yah, saya tentu berharap ini membuat segalanya lebih baik!