Что делает нанокристаллическое покрытие на этом объективе?

Nikkor 85mm F / 1.4G AF-S имеет «Nano Кристалл Coat» ... что это и почему это на большинстве своих самых дорогих объективов? Очевидно, что это покрытие, и некоторые ссылки, кажется, указывают, что это может увеличить пропускную способность и резкость, но мне кажется нелогичным, что покрытие чем-то сделает его более острым.

Нанопокрытие: новое и другое!

Если говорить более конкретно о покрытии линз типа «нанокристаллическое покрытие», то, как кажется, другие ответы либо касаются многослойного покрытия в целом, либо считают нанотехнологическое покрытие просто маркетинговым термином.

Нанопокрытие на самом деле НЕ то же самое, что мультипокрытие, оно очень отличается по дизайну и по-другому воздействует на свет. Использование термина «Нанокристаллическое покрытие», безусловно, не просто маркетинговый термин! Чтобы начать как можно проще:

• Мультипокрытие является усовершенствованием концепции однослойного покрытия и разработано на основе помех формы волны.
  • Работает путем «настройки» отраженного света таким образом, чтобы формы отраженных частиц подавляли друг друга.
• Нанопокрытие - это гораздо более новая концепция, интригующе основанная на структуре и дизайне глаз мотылька (которые едва отражают свет).
  • Разработанный, чтобы избежать отражения в первую очередь, и направлять световые лучи в объектив, не позволяя им вообще отражаться.

Multicoating и Waveform Interference

Свет проявляет свойства частиц и формы волны. Таким образом, два фотона могут взаимодействовать таким образом, чтобы компенсировать друг друга. Лучше всего это продемонстрировать на иллюстрации, и для этой цели я позаимствую изображение из Википедии. Ниже приведен пример линзы с одним покрытием и того, как покрытие генерирует отраженные волны фотонов, которые противоположны друг другу (и, следовательно, способны гасить друг друга):

Антибликовое покрытие имеет толщину, равную половине длины волны света. Свет будет отражаться на каждом пересечении материала, например, между воздухом и покрытием, а также покрытием и линзой. Поскольку покрытие имеет толщину, равную половине длины волны света, отражение от границы раздела воздух / покрытие отрицательно влияет на отражение от границы раздела покрытие / линза, и эти два компенсируют друг друга.

Многослойное покрытие работает одинаково, но с несколькими слоями покрытия различной толщины. Так как цвет света определяется его длиной волны, покрытие линзы несколькими слоями, составляющими ровно половину длины волны основных частот света (таких как фиолетовый, синий, сине-зеленый, зеленый, желто-зеленый, желтый, оранжевый, красный) отменит значительно больше света, чем простое однослойное покрытие. Одиночные покрытия, как правило, создавались в полосе света от зеленого до желто-зеленого, поскольку они, как правило, наиболее распространены при солнечном и дневном освещении. Multicoating предназначен для работы на полном спектре в максимально возможной степени.

Недостатки Multicoating

Появление мультипокрытия стало огромным прорывом с точки зрения пропускания линз (количество света, которое они пропускают), достигнув уровня до 99%. Тем не менее, многослойность не идеальна. Когда происходят сильные вспышки и блики, они способны полностью отфильтровывать свет, отраженный на точных длинах волн, которые каждый слой предназначен для фильтрации. Длины волн около намеченных частот будут смягчены, однако они не будут полностью отменены. Яркий неосевой пучок света вне оси, например, от солнца в углу кадра, все еще может создавать большие, яркие и очень вредные блики, ореолы и снижение контрастности даже на линзах с многослойным покрытием.

Кроме того, мультипокрытие просто использует в своих интересах свойство света использовать отрицательное свойство линз ... отражательную способность ..., чтобы минимизировать влияние, которое отражательная способность оказывает на качество изображения. Как таковая, передача не является идеальной, и до нескольких процентов падающего света может быть потеряно для любой данной длины волны, что обычно приводит к 1-2% общей потере при передаче на элемент с покрытием / группу . Конечно, это намного ниже, чем 8-10%, которые существовали с объективами с одним покрытием и без покрытия, однако в сложных объективах с большим количеством элементов значительное количество света все равно может быть потеряно в целом (то есть сложный телеобъектив 15 группы мог бы в итоге 15-30% потерь в общей передаче перед лицом сильной вспышки.)

Улучшения с нанопокрытием

Нанопокрытие, в отличие от мультипокрытия, не является продолжением эволюции предыдущей технологии ... это действительно совершенно новый подход к решению старой проблемы. Нанопокрытие основано на дизайне глаз моли, которые, как известно в научном сообществе, имеют один из самых низких показателей отражательной способности среди любых материалов. Общий дизайн основан на наноразмерных грубо куполообразных / шипоподобных структурах, предназначенных для направления как можно большего количества света в объектив, полностью избегая отражения, когда это возможно.

Если и когда возникают блики или ореолы, поскольку нанопокрытие не предназначено для работы на любой заданной длине волны света, но в совокупности, то результирующие артефакты или потеря контраста значительно меньше, чем у линзы с многослойным покрытием. Во многих случаях требуется тщательное и тщательное изучение, чтобы найти небольшие элементы бликов и ореолов на фотографии, сделанной с линзой с нанопокрытием, и когда она существует, это часто не оказывает вредного влияния на IQ.

Уровни пропускания для нанопокрытия составляют не менее 99,95% на элемент / группу с покрытием . При потере 0,05% или менее общие суммарные потери при передаче для любого объектива, даже для сложных объективов со многими группами элементов, будут оставаться очень низкими (т. Е. Сложный телеобъектив из 15 групп в итоге будет иметь потери передачи в 0,75% . )

Дизайн линз нанопокрытия

(ПРИМЕЧАНИЕ. Точная природа света, который проходит через нанопокрытие, широко не раскрывается, поэтому я могу лишь обосновать свое объяснение здесь тем, что я видел и читал. Я не претендую на 100% точность, однако считаю, что в целом он точный достаточно.)

Дизайн приведенной выше иллюстрации взят из нескольких диаграмм SWC, или Subwavelenth Structure Coating , которые я нашел на веб-сайтах Canon. В сравнении с Nano Crystal Coating от Nikon, Canon SWC - это то же самое, хотя их конкретная реализация может отличаться в деталях. Canon явно выявляет «форму клина» наноразмерных структур и вызывает псевдослойную природу с клиньями разного размера и высоты. Размер и толщина структурного слоя явно спроектированы так, чтобы они были значительно меньше, чем длины волн видимого света, используемого для большинства фотографий (около 200 нм в наибольшем случае, где длины волн видимого света находятся в диапазоне от 380 нм до 790 нм или около того).

Технологическая цель использования такой структуры состоит в том, чтобы устранить основную причину отражения: большие изменения показателя преломления на границах материала. Замена многослойного многослойного покрытия, которое создает множество интерфейсов, где могут быть большие изменения показателя преломления, на структурированное покрытие, где нет единого интерфейса, создавая тем самым слой «плавного перехода». Толщина слоя сохраняется небольшой, по-видимому, чтобы минимизировать влияние на угол падения лучей, которые проходят через него (на самом деле нет конкретной информации о том, почему клинья так малы).

Свет эффективно «направляется» через слой наноструктуры в элемент линзы. Конечная цель состоит в том, чтобы свет проходил через элементы наноструктуры и входил в элемент линзы в промежутках между клиньями, в основном «неповрежденными». Степень отражения минимальна, и то, что отражается, обычно отражается от интерфейса наноструктуры / элемента, где он существует. Когда свет отражается от внутреннего линзового элемента и возвращается к предыдущему элементу, то же самое наноструктурное покрытие будет иметь тот же эффект на этот отраженный свет, помогая ему проходить через внутренние элементы, чтобы либо безвредно рассеиваться от внутренней части с низким коэффициентом отражения объектива, или прямо назад передний элемент ... мало, чтобы не навредить.

Лучше резкость?

Относительно того, позволяет ли нанопокрытие улучшить резкость. Я не склонен утверждать, что само нанопокрытие действительно может значительно улучшить резкость. Это, безусловно, улучшает передачу, так что в линзах с большим количеством групп элементов общие потери при передаче уменьшаются с нескольких процентов до обычно менее одного, часто намного ниже. С точки зрения общего улучшения IQ, улучшенная передача также должна улучшить контрастность, даже на уровне микроконтрастности. Улучшенный микроконтраст в некоторой степени приведет к улучшению резкости.

Утверждение об улучшении резкости более вероятно благодаря большей свободе в конструкции объектива и возможности использовать больше элементов объектива, в противном случае конструктор объектива может быть ограничен из-за требований к передаче. Если вы можете использовать только 8 линзовых элементов с многослойным покрытием, поскольку большее их количество слишком сильно уменьшит общее пропускание света, вы можете использовать 15 или более с нанопокрытием и при этом иметь гораздо лучшие характеристики пропускания. Это дает разработчикам объективов свободу осуществлять больший контроль над воспроизведением изображений, чем в прошлом, что в конечном итоге должно привести к повышению резкости.

Я считаю, что это именно то, что касается новых объективов Canon, в основном поколения "Mark II" или "новых участников", таких как EF 8-15mm f / 4 L Fisheyeлинзы. Вероятно, это также относится и к объективам Nikon с NCC. Новые объективы Canon значительно превосходят свои предшественники в области MTF (функция передачи модуляции, способ измерения резкости и контрастности объектива). Почти все объективы Canon серии L, представленные начиная с середины 2008 года (возможно, немного раньше), использующие SWC, имеют теоретические значения MTF (большинство производителей объективов в настоящее время генерируют графики MTF из компьютерных моделей объективов), демонстрируя значительные скачки общего разрешения. резкость и контрастность, при этом некоторые демонстрируют почти «идеальные» результаты в соответствии с критерием их MTF (который, по общему признанию, ниже, чем у большинства их линз, на самом деле должен быть способен разрешать, но согласованным с точки зрения сравнения с MTF более старых линз). )

Таким образом, технически, это не само покрытие, которое непосредственно улучшает резкость (хотя, поскольку оно улучшает контраст, оно может иметь небольшое прямое воздействие). Улучшения резкости более вероятны благодаря способности вносить улучшения в конструкцию объектива без такой большой заботы о передаче, как в прошлом. (Я полагаю, что это можно подтвердить или опровергнуть, сравнив конструкции линз новых линз с нанопокрытиями и без старых линз.)

Вот описание реализации нанопокрытия в Pentax под названием Aero Bright Coating ( источник ):

... []] PENTAX-оригинальное покрытие Aero Bright Coating ... обеспечивает превосходные антибликовые характеристики в более широком диапазоне длин волн, обеспечивая более яркие и качественные изображения. Созданное с использованием передовых нанотехнологий PENTAX, это эксклюзивное покрытие уменьшает отражения от линз и значительно улучшает коэффициент пропускания света, формируя слой аэрогеля из кремнезема с однородными порами на поверхности оптических элементов.

Обратите внимание, что покрытие Aero Bright Coating используется только в некоторых избранных объективах, включая объективы DA * 55 мм и DA645 25 мм.

Я не думаю, что Nano Crystal Coat улучшает резкость сама по себе. Что он делает, однако, если дать конструктору объектива больше свободы при проектировании объектива.

До использования покрытий практические конструкции линз были ограничены примерно 5 группами элементов (самое большее). Одиночное покрытие увеличило его примерно до 7 или 8. Многократное покрытие увеличило его примерно до дюжины или пятнадцати.

Каждый из них позволял дизайнеру линз лучше справляться с исправлением аберраций. Они могли не только использовать больше элементов, если это необходимо, но и были более свободны для разделения элементов на отдельные группы, а не для группировки элементов просто для минимизации отражений.

Не совсем точно, я не уверен, сколько именно групп позволяют нанокристаллические покрытия (или эквиваленты других производителей, которые начинают использоваться), но почти наверняка, по крайней мере, несколько. Я предполагаю, что это также дает немного больше свободы не только для добавления большего количества элементов / групп, но и для того, чтобы расположить их более свободно, чтобы сконцентрироваться на уменьшении аберраций, не беспокоясь (почти столько же) о том, сколько может произойти бликов / ореолов вводить.

Я думаю, что наиболее важной причиной использования субволнового антибликового покрытия являются проблемы, связанные с сильной кривизной линз. Многослойные покрытия AR идеально подходят для плоских поверхностей и линз, которые не слишком изогнуты. О прочных сферах, используемых, например, Nikon во всех новых зум-объективах, таких как 14-24 f / 2.8, см. Nikon Precision Glass Moldстандартные методы нанесения покрытий AR не позволяют получить правильную толщину многослойного покрытия на крутых склонах. Особенно в этих крутых областях потеря света из-за френелевского отражения становится проблемой, еще более серьезной являются множественные отражения внутри линзы. Нанокристаллические покрытия идеально соответствуют показателю преломления от воздуха к стеклу. Таким образом, блики, блики и общий уровень шума на изображении значительно улучшаются. Это приводит к гораздо лучшему контрасту и разрешению. Нанокристаллические покрытия и способность изготавливать прочные шарики по разумной цене благодаря формовке стекла представляют собой идеальное сочетание. Это дает оптическому конструктору полную свободу в создании идеальных линз с очень низким уровнем шума.

Будущее ярко!

Reinhard

Некоторое количество света, попадающего на стекло, отражается назад, а не через линзу. Противоотражающие покрытия уменьшают это и позволяют свету проходить через линзу. Это часто можно увидеть в телескопах, биноклях и окулярах, где свет очень важен.

Wikipeda статья имеет довольно хорошее объяснение.

Что касается «нано», то, помимо добавления к «цене» объектива, это, вероятно, относится к некоторой форме потребительской нано-технологии, чтобы сделать покрытие лучше или, по крайней мере, выглядеть лучше. Учитывая цену объектива, я надеюсь, что это улучшит ситуацию!