просвітлення оптики

Просвітлення оптики - це нанесення на поверхню лінз. межують з повітрям. найтоншої плівки або декількох шарів плівок один поверх іншого. Це дозволяє збільшити світлопропускання оптичної системи і підвищити контраст зображення за рахунок придушення відблисків. Величини показників заломлення чергуються за величиною і підбираються таким чином, щоб за рахунок інтерференції зменшити (або зовсім усунути) небажане відображення.

Об'єктиви з багатошаровим просвітленням, покриття лінз має характерний зовнішній вигляд

Просвітлені об'єктиви звичайно вимагають дбайливого звернення, так як найтонші плівки просвітління на лінзах легко пошкодити. Плівки, що утворюються забрудненнями (жир, масло) на поверхні просветляющего покриття, порушують умови його роботи і знижують його ефективність, збільшуючи відбиття світла. Крім того, забруднення (в тому числі і відбитки пальців) з часом можуть призвести до ерозії просветляющего покриття. Сучасні покриття, що просвітлюють зазвичай мають захисний зовнішній шар, що робить їх більш стійкими до впливу навколишнього середовища.

Крім відмінності за кількістю шарів, що просвітлюють покриття відрізняються методами нанесення (травленням, осадженням з розчину, напиленням в вакуумних установках) і складу (зазвичай це солі і оксиди різних хімічних елементів). Історично першим був метод травлення, при якому на поверхні скла утворювалася плівка з кремнезему.

Застосування [ред]

Просвітлення оптики (або покриття антивідблиску) застосовується в багатьох областях, де світло проходить через оптичний елемент і потрібно знизити втрати інтенсивності або усунути відображення. Найбільш поширеними випадками є лінзи окулярів і об'єктиви камер.

Коригувальні лінзи [ред]

Покриття антивідблиску наноситься на лінзи окулярів, оскільки відсутність відблисків покращує зовнішній вигляд і знижує навантаження на очі. Останнє особливо помітно при водінні автомобіля в темний час доби і при роботі за комп'ютером. Крім того, більша кількість світла, що проходить через лінзу, підвищує гостроту зору. Часто покриття антивідблиску лінз поєднується з іншими видами покриттів, наприклад, захищають від води або жиру.

Камери [ред]

Фотолітографія [ред]

Антиблікові покриття часто використовується в фотолітографії для поліпшення якості зображення за рахунок усунення відображень від поверхні підкладки. Покриття може наноситися як під фоторезист. так і поверх нього, і дозволяє зменшити стоячі хвилі. інтерференцію в тонких плівках і дзеркальне відображення [2] [3].

Одношарове просвітлення [ред]

Інтерференція в четвертьволновий Сидіння покритті

Товщина одиночного просветляющего шару (наприклад, кремнієвої кислоти) повинна бути рівна або кратна 1/4 довжини світлової хвилі. В цьому випадку промені, відбиті від її зовнішньої і внутрішньої сторін, відіб'ються в протифазі і при рівній амплітуді загасяться внаслідок інтерференції - інтенсивність відблиску стане рівною нулю.

Для найкращого ефекту (зрівнювання амплітуд відбитого світла) показник заломлення просветляющей плівки повинен дорівнювати квадратному кореню показника заломлення оптичного скла лінзи. Традиційним матеріалом для просветляющей плівки є фторид магнію. володіє низьким показником заломлення. На кронового склі з показником заломлення шар фториду магнію може знизити відсоток відображення з приблизно 4% до 2%. На важчому флінтовом склі з показником заломлення близько 1.9 плівка фториду магнію може зменшити відображення до нуля.

Але відбивна здатність скла, просвітленого таким способом, сильно залежить від довжини хвилі, що є основним недоліком одношарового просвітління. Мінімум відбивної здатності відповідає довжині хвилі, де - товщина плівки, - її показник заломлення, В перших просвітлених об'єктивах домагалися зниження коефіцієнта відображення для променів зеленого ділянки спектра (555 нм - область найбільшої чутливості людського ока), тому на відображенні скла таких об'єктивів мали пурпурову або блакитно-синє забарвлення ( «блакитна оптика»). Навпаки, пропускання світла таким об'єктивом максимально для зеленого ділянки спектра, що призводило до зміни колірного тону зображення.

В даний час одношарове просвітлення (головна його перевага - дешевизна) використовується в бюджетних оптичних вузлах і в лазерної оптики, розрахованої на роботу в вузькому спектральному діапазоні.

Двошарове просвітлення [ред]

Складається з двох просвітлюють шарів. Шар зовні з меншим коефіцієнтом заломлення. Має більш хороші характеристики ніж одношарове.

Багатошарове прояснення [ред]

Багатошаровим покриттям представляє собою послідовність з не менше ніж трьох чергуються шарів матеріалів з різними показниками заломлення. Раннє вважалося що для видимої області спектра досить 3-4 шарів. Сучасні багатошарові покриття, що просвітлюють практично всіх виробників мають 6-8 шарів, і характеризуються низькими втратами на відображення у всій видимій області спектра. Основна перевага багатошарового просвітління стосовно фотографічної і спостережної оптиці - незначна залежність відбивної здатності від довжини хвилі в межах видимого спектру.

Відбиття від поверхні лінз з багатошаровим просвітленням, викликані відображенням на спектральних межах просвітленої області, мають різні відтінки зеленого і фіолетового кольору, аж до дуже слабких сіро-зелених у об'єктивів останніх років випуску. Але це не є показник якості просветляющей системи.

Оптика з багатошаровим просвітленням раніше маркувалася буквами МС - М ногоС Лойна, M ultiC oating (наприклад, МС Мир-47м 2,5 / 20) Як правило, абревіатура "МС" мала на увазі тришарове просвітлення. В даний час спеціальна позначка багатошарового просвітління зустрічається рідко, так як його використання стало стандартом. Іноді зустрічаються «фірмові» позначення особливих його різновидів SMC (Super Multi Coating, Pentax), HMC (Hyper Multi Coating, Hoya), MRC (Multi-Resistant Coating, B + W), SSC (Super Spectra Coating, Canon), SIC ( Super Integrated Coating), Nano (Nikon), EBC (Electron Beam Coating, Fujinon / Fujifilm), T * (Zeiss), "мультипросвітлення" (Leica), "ахроматичну покриття" (Minolta), та інші.

До складу багатошарового просветляющего покриття, крім власне просвітлюють шарів, зазвичай входять допоміжні шари - поліпшують зчеплення зі склом, захисні, гідрофобні та ін.

Інфрачервона оптика [ред]

Деякі оптичні матеріали, використовувані в інфрачервоному діапазоні, мають дуже великий показник заломлення. Наприклад, у германію показник заломлення близький до 4,1. Такі матеріали вимагають обов'язкового просвітління.

Текстуровані покриття [ред]

Домогтися зменшення відображення можна за допомогою текстурування поверхні, тобто створення на ній масиву з конусоподібних розсіювачів або двовимірних канавок, розмірами порядку половини довжини хвилі. Такий спосіб був вперше виявлений при вивченні структури очі деяких видів метеликів. Зовнішня поверхня рогівки ока таких метеликів, що грає роль лінзи, покрита мережею конусоподібних пупиришек, званих рогівковими сосками, зазвичай заввишки не більше 300 нм і приблизно таким же відстанню між ними. Оскільки довжина хвилі видимого світла більше розміру пухирців, їх оптичні властивості можуть описуватися за допомогою наближення ефективного середовища. Згідно з цим наближенню світло поширюється через них так само, як якби він поширювався через середу з безперервно мінливою ефективної діелектричної проникністю. Це в свою чергу призводить до зменшення коефіцієнта відбиття, що дозволяє метеликам добре бачити в темряві, а також залишатися непоміченими для хижаків внаслідок зменшення відбивної здатності очей.

Текстурована поверхня має антіотражающім властивостями і в короткохвильовому межі, при довжинах хвиль багато менших характерного розміру текстури. Це пов'язано з тим, що промені, спочатку відбилися від текстурованою поверхні, мають шанс все ж проникнути в середу при наступних перевідбиттів. При цьому текстурирование поверхні створює умови, при яких минулий промінь може відхилитися від нормалі, що веде до ефекту заплутування минулого світла (англ. - light trapping), використовуваному, наприклад, в сонячних елементах.

В довгохвильовому межі (довжини хвилі більше розміру текстури) для розрахунку відображення можна використовувати наближення ефективного середовища, в короткохвильовому межі (довжини хвилі менше розміру текстури) для розрахунку відображення можна використовувати метод трасування променів.

У разі, коли довжина хвилі порівнянна з розміром текстури, віддзеркалення можна розрахувати тільки шляхом чисельного рішення рівнянь Максвелла.

Антіотражающіе властивості текстурованих покриттів добре вивчені в літературі для широкого діапазону довжин хвиль [4] [5].

Див. Також [ред]

Джерела [ред]

Література [ред]

• Яштолд-говіркою В. А. # 32; Фотозйомка і обробка. Зйомка, формули, терміни, рецепти. - 4-е, скор .. - М. Мистецтво, 1977.
• Бреховских Л.М. # 32; Хвилі в шаруватих середовищах. - 2, доп.и испр .. - М. Наука, 1973. - 343 с.