ussrlens.com

Оптика с многослойным просветлением, МС - Multi Coated.

 

Статья взята из журнала "Советское фото 1976/9", она очень лаконична, проста в чтении и что важно полноценная - актуальна на сегодня.

 

Сократить выдержку при съемке - эта задача стояла перед фотографией с первых дней ее существования. Уже к концу прошлого века почти часовые экспозиции при изготовлении первых дагеротипов уменьшилась до долей секунды и снимки стали "моментальными". Этого позволили достичь как новые фотографические материалы, светочувствительность которых увеличилась в тысячи раз, так и объективы со значительной возросшей светосилой.

Однако на втором из этих путей конструкторов подстерегали серьезные трудности. Из законов оптики следует, что для простых объективов на каждой границе раздела " стекло - воздух" не менее 4% падающего светового потока отражается, не принимая участия в создании изображения и лишь вызывая вредную, паразитную засветку, которая заметно снижает контраст с плоскости фотоэмульсии.

Уже для объективов со светосилой 1:3,5 потери света достигали 30% и более, а в наиболее светосильных конструкциях (даже в 20-е годы существовали объективы 1:1,5) неизбежное  отражение "съедало" весь выигрыш, достигаемый благодаря увеличению диаметра действующего отверстия.

Иными словами, многолинзовый объектив с геометрической светосилой 1:2 создавал на пленке изображение такой же освещенности, как и значительно менее светосильный, но имеющий меньше линз объектив с геометрической светосилой 1:4,5. Тенденция эта была общей: стремление к уменьшению аберраций и повышению относительного отверстия объектива привело к сложным конструкциям с большим числом граничащих с воздухом поверхностей. Хотя геометрическая светосила при этом возрастает, потери на отражение и повышенное светорассеяние сводится на нет внесенные улучшения, лишая смысла дальнейшее усложнение объектива. На пути расчета новых, более светосильных конструкций встал, казалось бы, непреодолимый барьер.

Перешагнуть его помогли те же оптические законы, а именно технология, которая получила впоследствии название "просветление оптики". Она заключается в создании на поверхности линз тончайшей пленки с показателем преломления меньше, чем показатель преломления стекла, из которого изготовлена линза. Если толщина пленки составляет десятитысячные доли миллиметра, то есть меньше длины волны видимого света, то за счет взаимодействия (интерференции) лучей, отраженных передней и задней границами пленки, можно обеспечить значительное снижение отражения в определенном спектральном участке. В зависимости от способа получения пленки и ее свойств отражение снижается до 1-1,5%, а в некоторых случаях до десятых долей процента, а общее пропускание света возрастает до 80-90% вместо прежних 50-60%. Основным практическим преимуществом  просветленных объективов, которые в отличие от обыкновенных обозначились индексами "П" (просветленный) или "Т" (transparent), явилось заметное улучшение частотно-контрастной характеристики и приближение реальной физической светосилы к геометрической.  Впервые появившиеся в конце 30-х годов просветленные, или "голубые", объективы открыли новые пути расчета и создания многолинзовых конструкций с большим числом граничащих с воздухом поверхностей.

Первые просветленные объективы действительно были голубыми. Этот цвет в отраженных лучах придавала им интерференционная окраска просветляющий пленки, подобная цветным узорам тонких нефтяных пленок на воде, потому что наибольшее просветление старались осуществить примерно для середины видимого спектра - желто-зеленых лучей. именно эти лучи почти полностью пропускались объективом, а отраженный поток, обогащенный коротковолновыми лучами, становился голубоватым.

Технологи, однако, быстро поняли, что этот цвет отнюдь не является лучшим. Даже непросветленные объективы обладали, как правило, преимущественным пропусканием в средней области спектра, так как не существуют совершенно бесцветных, то есть одинаково прозрачных ко всем лучам стекол, особенно тяжелых флинтов. Голубое просветление эту неравномерность еще более усиливало. Пока основным видом фотографии являлась черно-белая съемка, это обстоятельство особой практической роли не играло. Массовое распространение цветных материалов и главным образом цветной обращаемой пленки, цветопередача на которой не может быть исправлена в последующем позитивном процессе, резко изменило ситуацию. Старые конструкции объективов вызывали заметное преобладание нежелательного общего цветового оттенка и даже делились на "холоднорисующие"  ( с преобладанием синего тона) и "теплорисующие" (с преобладанием желто-оранжевых тонов).

Slide background

Helios-44 (1st. ver)

ISO 100 shuter speed 1/125

Slide background

MC Helios-44M-6

ISO 100 shuter speed 1/125

Гелиос-44  VS   МС Гелиос-44М-6 (Баланс Белого выставлен по умолчанию в ручную). RAW - ничего не тянулось.

Начались эксперименты, в которых (с целью устранения этих оттенков в зависимости от марок используемых в объективе стекол) область наибольшего пропускания сдвигалась в сторону то более длинных, то более коротких волн. Объективы начали переливаться самыми разными цветами, появилось желто-оранжевое ("янтарное"), пурпурное, зеленоватое, даже почти бесцветное просветление. Цветопередача заметно улучшалась. Чтобы приблизиться к идеалу, на различные поверхности линз наносили пленки разной толщины, а объективы получали название "всецветных". Достоинства подобной оптики, впитавшей большой опыт многолетних оптических исследований, воплотились в такой популярной продукции, как объектив "Индустар-61", выпускаемый отечественной промышленностью, или "Pancolar" народного предприятия "Carl Zeiss Jena".

Но до идеала было еще далеко. На пути к нему лежало серьезное принципиальное затруднение - любые однослойный покрытия обладают просветляющим действием лишь в весьма узкой области спектра, в то время как для цветной фотографии желательно добиться просветления во всей видимой области - от фиолетовых до красных лучей. Такую задачу путем нанесения на поверхность стекла дополнительных интерференционных покрытий решить можно. Об этом было известно уже давно, но покрытий таких должно быть слишком много - около десяти. Иными словами, просветление должно быть многослойным.

Эта новая ступень, несмотря на кажущуюся простоту, представляла собой сложнейшую технологическую задачу. Три основных обстоятельства обуславливали эту сложность. Во первых, чисто математические трудности расчета покрытий. Большое количество комбинаций варьируемых параметров, таких как количество слоев. их толщина, показатель преломления, делали ручной расчет почти невозможным. Лишь широкое применение электронно-вычислительных машин позволило среди множества возможных решений найти и отобрать оптимальные по характеристикам и приемлемые для массового производства. Во вторых, технологические трудности последовательного нанесения слоев. Наиболее распространенный метод просветления, дающий, кстати, и наилучшие результаты, независимо от состава самого стекла, - это так называемый физический метод, или вакуумное напыление. Просветляемые детали помещаю в высоковакуумную камеру, в которой из специальных лотков путем нагрева испаряют вещество, образующие покрытие, например окись кремния или фтористый магний. Если при обычном просветлении такая операция является единственной, то многослойное просветление требует ее неоднократного повторения. И, в -третьих, особые трудности контроля. Относительно небольшие отклонения от расчетной толщины однослойного покрытия, хотя и являлись нежелательными, не приводили к полной отбраковке продукции. При многослойных покрытиях даже незначительные вариации толщины каждого из слоев способны привести к полной потере или совершенно недопустимому изменению общего просветляющего действия. Можно представить себе,  сколь точными и сложными должны быть устройства для контроля толщины покрытий, если для каждой детали его необходимо было проводить непрерывно и дистанционно, а общая толщина контролируемых слоев в тысячу раз меньше толщины кинопленки и составляет десятые доли микрометра.

Таким образом, простое, на первый взгляд, решение означало настоящую техническую революцию в массовом производстве оптических деталей.  Получаемый эффект был весьма впечатляющий. Небольшое плоскопараллельное стекло, на которое нанесено многослойное просветление (до 15 слоев), рассчитанное на всю видимую область спектра от 0,4 до 0,8 микрометра, становится попросту невидимым, так как отражение лучей любого цвета близко к нулю. Если бы подобным образом просветлить объектив, он выглядел бы как пустая оправа, в которой двигаются лепестки диафрагмы. На практике, конечно, не смысла добиваться именно такого результата. Слишком дорогой ценой он достается. Поэтому путем многослойного покрытия стараются обеспечить равномерное прохождение через объектив всех цветов спектра, учитывая иногда и специфические особенности наиболее часто применяемых цветных пленок.

Такой подход был известен и раньше- упомянутый "Pancolar", например, рассчитывался для наилучшего цветовоспроизведения на распространенной тогда обращаемой пленке "Орвоколор". Поэтому в объективах с многослойным просветлением остаточное отражение все-таки имеется как из-за кривизны поверхностей линз (когда полное гашение отраженного луча не может быть достигнуто из-за изменения угла падения), так и из-за значительно более слабой, чем в прежних объективах, цветной, обычно красно пурпурной или темно-фиолетовой окраски, остающейся после необходимого исправления формы кривой спектрального пропускания.

В отличии от прежних, на оправе новых объективов с многослойным просветлением указан международно узаконенный индекс "МС" (от английского Multi Coating).

Что же реально дает фотографии новая оптика, соответствует ли повышенная стоимость объектива его истинным достоинствам? Более чем десятилетний опыт мировой практики позволяет достаточно обоснованно ответить на этот вопрос.

Многослойное просветление, которое в некоторых случаях достигается девяти-десяти слоев, значительно улучшает характеристики высококачественных многолинзовых объективов и не дает хороших результатов для объективов среднего качества, где число линз невелико, а параметры изображения посредственны. Основной эффект, обеспечиваемый таким просветлением заключается в значительном (в 3-5 и более раз) снижении отражения на каждой преломляющей поверхности (до 0,2%). Это особенно существенно для широкоугольных и панкратических фото - и кинообъективов, число свободных поверхностей в которых достигает одного-двух десятков.

Снижение паразитного отражения заметно повышает проработанность изображения в светах и тенях и позволяет вести самые сложные съемки против света, не боясь появления рефлексов, например дополнительных изображений диафрагмы. Именно в таких, почти невозможных для старой оптики условиях достоинства объективов с многослойным просветлением  проявляются в полной мере.

Многослойное покрытие улучшает и цветопередачу. Его разумным подбором удается добиться практически равномерно светопропускания во всем видимом диапазоне, задержав одновременно ультрафиолетовое излучение, которое вызывает синие оттенки изображения. Отсутствие рассеянного света обеспечивает наибольшую цветовую насыщенность изображения, передачу самых нежных цветовых оттенков.

В многолинзовых объективах "МС"покрытие за счет повышения светопропускания увеличивает светосилу, приближая ее к геометрической, то есть определяемой только диаметром светового пучка.

В любительских кинокамерах у объективов с переменным фокусным расстоянием про геометрической светосиле 1:1,8 ее реальное значение из-за световых потерь составляло всего 1:2,2 и даже меньше. Многослойное покрытие делает эти числа почти совпадающими. Есть у многослойного покрытия и еще одно, практически существенное достоинство - повышенная устойчивость к внешним воздействиям. Несмотря на то, что слоев несколько и все они тонки, технология позволяет обеспечить лучшее сцепление слоев между собой и со стеклом, а в качестве наружного слоя - наносить наиболее прочный материал. Таким образом, долговечность просветленных объективов повышается.

Высокое качество изображения, которое дает "МС-оптика", наложило свой отпечаток и на другие операции изготовления объективов. Были разработаны новые глубоко-черный эмали, снижающие отражения от деталей оправы, повысились требования к качеству сборки, величине допусков и люфтов. Новые объективы, как правило, имеют измененное конструктивное оформление, выпускаются в полностью черненных оправах с удобной накаткой на подвижных кольцах дистанции и диафрагмы.

Оставить комментарий

Убедитесь, что вы вводите (*) необходимую информацию, где нужно
HTML-коды запрещены

Рассылка

поиск


Zo2 Framework Settings

Select one of sample color schemes

Google Font

Menu Font
Body Font
Heading Font

Body

Background Color
Text Color
Link Color
Background Image

Header Wrapper

Background Color
Modules Title
Text Color
Link Color
Background Image

Slider Wrapper

Background Color
Modules Title
Text Color
Link Color
Background Image

Inset Wrapper

Background Color
Modules Title
Text Color
Link Color
Background Image

Bottom Wrapper

Background Color
Modules Title
Text Color
Link Color
Background Image
Background Color
Modules Title
Text Color
Link Color
Background Image