Просветление объектива

ПРОСВЕТЛЕНИЕ ОБЪЕКТИВА — уменьшение потерь на отражение света от линз путем создания на их поверхности тончайшей пленки с показателем преломления, отличным от показателя преломления стекла, из которого изготовлены линзы.

Световые потери в объективе складываются из потерь на отражение от поверхности стекла, граничащей с воздухом, и потерь на поглощение в толщине самого стекла. Ввиду большой прозрачности оптического стекла потери на поглощение в стекле в видимой части спектра составляют не более 1—2% на сантиметр толщины стекла, тогда как на отражение от каждой поверхности теряется от 4 до 6,5%, что при сложной конструкции объектива с большим количеством отдельно стоящих линз приводит к потере от 20 до 60% падающего на объектив света. Отражаясь последовательно от нескольких поверхностей и не участвуя в образовании изображения, этот свет засвечивает изображение, образуя на нем общий фон или отдельные локализованные пятна. Если объектив имеет N поверхностей линз граничащих с воздухом, то число отражений составляет:

k = N · (N — 1) / 2.

Значительно понижая коэффициент отражения, просветляющая пленка сокращает потери света на поверхностях линз и тем самым уменьшает рассеянный свет.

В результате этого увеличивается контрастная способность объектива, т.е. широта яркостей изображения приближается к широте яркостей снимаемого объекта.

Вместе с тем просветление несколько повышает физическую светосилу объектива.

Уменьшение коэффициента отражения происходит вследствие интерференции отраженного от передней поверхности пленки пучка света с пучком, отраженным от задней поверхности пленки.

Подбирая толщину пленки и ее показатель преломления, можно совершенно уничтожить отражение для определенной длины волны и сильно уменьшить для остальных длин волн. Для этого необходимо, чтобы показатель преломления просветляющей пленки составлял квадратный корень из показателя преломления стекла линзы:

nпл = √nст

и чтобы толщина пленки равнялась ¼ длины волны того света, полное уничтожение которого требуется:

d = λ / 4.

Выбирая λ для среднего самого яркого участка спектра

λ = 0,556µ

получаем для толщины пленки:

d = 0,556 / 4 = 0,139µ

т.е. толщина просветляющей пленки примерно в 1000 раз меньше толщины кинопленки. При этом полностью устраняется отражение света с длиной волны 0,556µ и значительно ослабляется свет соседних участков спектра; от этого пленка приобретает интерференционную окраску, откуда и происходит название «голубая оптика».

Существующие в настоящее время промышленные способы просветления делятся на физические и химические. При химическом способе просветления пленка образуется на поверхности стекла за счет изменения структуры тончайшего поверхностного слоя самого стекла под действием химических реагентов, выщелачивающих стекло. Составляя одно целое со стеклом, просветляющая пленка прочно держится и не боится повреждения. Недостатком химического способа является зависимость просветляющего действия от состава стекла. В таблице снизу приведены коэффициенты отражения различных сортов оптического стекла до и после химического просветления.


УМЕНЬШЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ЗЕРКАЛЬНОГО ОТРАЖЕНИЯ
ПРИ ХИМИЧЕСКОМ ПРОСВЕТЛЕНИИ

Тип стекла Марка стекла Показатель преломления nD
Коэффициент отражения (в %)
До просветления После просветления
Крон К8 1,5163 4,18 2,5
Баритовый крон БК3 1,5467 4,61 2,5
Легкий флинт ЛФ5 1,5749 4,96 1,9
Тяжелый крон ТК6 1,6126 5,47 1,8
Флинт Ф3 1,6199 5,59 1,6
Тяжелый флинт ТФ1 1,6475 5,98 1,2

При физическом способе просветления на стеклянную деталь наносится пленка из другого прозрачного вещества посредством распыления его при испарении в вакууме.

Физическое просветление дает значительное снижение коэффициента отражения и вследствие того, что показатель преломления полученной пористой пленки может быть низким, а сорт стекла почти не влияет на степень просветления. В таблице снизу приведены коэффициенты зеркального отражения для нескольких сортов оптического стекла до и после физического просветления.


УМЕНЬШЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ЗЕРКАЛЬНОГО ОТРАЖЕНИЯ
ПРИ ФИЗИЧЕСКОМ ПРОСВЕТЛЕНИИ

Тип стекла Марка стекла Показатель преломления nD
Коэффициент отражения (в %)
До просветления После просветления
Крон К2 1,5004 4,0 0,2
Крон К8 1,5163 4,18 0,3
Баритовый крон БК8 1,5467 4,6 0,2
Легкий флинт ЛФ5 1,5749 4,96 0,5
Тяжелый крон ТК6 1,6126 5,47 0,4
Тяжелый флинт ТФ3 1,7172 7,0 0,4

Высокое эффективное снижение коэффициента отражения является достоинством физического способа, получившего всеобщее признание, несмотря на непрочность наносимого этим способом просветляющего слоя.

На рисунке внизу приведены кривые пропускания света сложным фотографическим объективом до и после физического просветления. Из рисунка видно, что пропускание возросло примерно с 60 до 90%, т.е. в 1½ раза увеличилась прозрачность объектива и несколько изменилась спектральная характеристика пропускания за счет преимущественного пропускания в средней части спектра около λ=556 µ, для которой просветление наибольшее.


Кривые пропускания просветленного (сверху) и непросветленного (снизу) объективов

Следует указать, что разница между просветленным и непросветленным объективом сказывается заметно лишь при съемке в условиях неблагоприятного освещения, когда в поле зрения попадают яркие предметы, например при съемке против ярко освещенных окон.

Просветленный объектив требует бережного обращения и особенно боится масляных пятен. Попавшее на такую поверхность масляное пятно расползается по слою и, заполняя поры, понижает просветляющее действие.

Связной

Комментарии

Есть мнение о написанном в статье? Напишите свой комментарий!