O que um 'nano crystal coat' faz com essa lente?

A Nikkor 85mm f / 1.4G AF-S possui um 'Nano Crystal Coat' ... o que é isso e por que está na maioria das lentes mais caras? Obviamente, é um revestimento e alguns links parecem indicar que podem aumentar a transmissão e a nitidez, mas parece contra-intuitivo que o revestimento de algo o tornará mais nítido.

Nanocoating: novo e diferente!

Para abordar mais especificamente o tipo de revestimento de lente "Nano Crystal Coating", como outras respostas parecem abordar o multicoating em geral ou pensar que o revestimento de nanotecnologia é apenas um termo de marketing.

Nanocoating não é o mesmo que multicoating, é muito diferente no design e afeta a luz de uma maneira diferente. O uso do termo "Nano Crystal Coating" definitivamente não é apenas um termo de marketing! Para começar da maneira mais simples possível:

• O multicoating é um avanço no conceito de revestimento simples e é projetado com base na interferência da forma de onda.
  • Funciona "ajustando" a luz refletida de forma que as formas de onda das partículas refletidas se cancelem.
• Nanocoating é um conceito muito mais recente, intrigantemente baseado na estrutura e design dos olhos de mariposa (que mal refletem qualquer luz).
  • Projetado para evitar a reflexão em primeiro lugar, e guiar os raios de luz para a lente sem permitir que eles reflitam.

Multicoating e interferência de forma de onda

A luz exibe propriedades de partículas e formas de onda. Como tal, dois fótons podem interagir de maneira a se anular. Isso é melhor demonstrado com ilustração e emprestarei uma imagem da Wikipedia para esse fim. Abaixo está um exemplo de uma lente de revestimento único e como o revestimento produz formas de onda de fótons refletidas que estão em oposição uma à outra (e, portanto, capazes de cancelar uma à outra):

O revestimento anti-reflexo foi projetado para ter exatamente a espessura de metade do comprimento de onda da frequência da luz. A luz refletirá em todas as interseções do material, como entre o ar e o revestimento, bem como o revestimento e as lentes. Como o revestimento tem a espessura de metade do comprimento de onda da luz, o reflexo da interface ar / revestimento interfere negativamente com o reflexo da interface revestimento / lente, e os dois se cancelam.

O multicoating funciona da mesma maneira, porém com várias camadas de revestimento em diferentes espessuras. Como a cor da luz é determinada pelo comprimento de onda, o revestimento de uma lente com várias camadas exatamente da metade do comprimento de onda das principais frequências de luz (como violeta, azul, azul esverdeado, verde, amarelo esverdeado, amarelo, laranja e vermelho) cancelará consideravelmente mais luz do que um simples revestimento simples. Os revestimentos individuais foram geralmente projetados na faixa de luz verde a verde-amarela, pois tendem a ser mais prevalentes na luz solar e na luz do dia. O multicoating destina-se a trabalhar em todo o espectro, tanto quanto possível.

Deficiências de multicoating

O advento do multicoating foi um enorme avanço em termos de transmissão de lentes (a quantidade de luz que eles permitem passar), atingindo níveis tão altos quanto 99%. Multicoating não é o ideal, no entanto. Quando ocorrem fortes reflexos e fantasmas, eles são capazes apenas de filtrar completamente a luz refletida nos comprimentos de onda exatos que cada camada é projetada para filtrar. Comprimentos de onda próximos às frequências pretendidas serão atenuados, porém não serão totalmente cancelados. Um feixe de luz brilhante fora do eixo, não incicente, como o sol no canto de uma moldura, ainda pode criar reflexos grandes, brilhantes e muito prejudiciais, fantasmas e redução de contraste, mesmo em lentes com multicoating.

Além disso, o multicoating está simplesmente aproveitando uma propriedade da luz para usar uma propriedade negativa das lentes ... refletância ... para minimizar o impacto que a refletância tem na qualidade da imagem. Como tal, a transmissão não é ideal e até vários por cento da luz incidente pode ser perdida para um determinado comprimento de onda, geralmente resultando em 1-2% de perda total na transmissão POR ELEMENTO / GRUPO REVESTIDO . É verdade que é muito menor do que os 8 a 10% que existiam com lentes de revestimento único e sem revestimento, no entanto, em lentes complexas com muitos elementos, uma quantidade considerável de luz ainda pode ser perdida no geral (ou seja, uma lente telefoto complexa de 15 grupos pode acabam com perda de 15 a 30% na transmissão total diante de fortes explosões.)

Melhorias com Nanocoating

O nanocoating, ao contrário do multicoating, não é uma evolução contínua de uma tecnologia anterior ... é realmente uma abordagem totalmente nova para resolver um problema antigo. O nanocoating baseia-se no design de olhos de mariposa, conhecidos na comunidade científica como tendo um dos mais baixos índices de refletância de qualquer material. O design geral é baseado em estruturas em nanoescala, semelhantes a cúpulas / espigões, destinadas a guiar o máximo de luz possível para a lente, evitando a refletância inteiramente sempre que possível.

Se e quando ocorrerem reflexos ou fantasmas, uma vez que o nanocoating não é projetado para trabalhar em um determinado comprimento de onda da luz, mas sim na totalidade, os artefatos resultantes ou a perda de contraste são consideravelmente menores do que com uma lente multirrevestida. Em muitos casos, é necessário um exame cuidadoso e cuidadoso para encontrar pequenos elementos de reflexos e fantasmas em fotos tiradas com uma lente nanocoated e, quando existe, geralmente não afeta o QI.

Os níveis de transmissão para nanocoating são pelo menos 99,95% POR ELEMENTO / GRUPO REVESTIDOS . Com uma perda de 0,05% ou menos, a grande perda total de transmissão para qualquer lente, mesmo lentes complexas com muitos grupos de elementos, permanecerá muito baixa (ou seja, uma teleobjectiva complexa de 15 grupos acabaria com um total de 0,75% de perda de transmissão . )

Projeto de um nanocoating de lente

(OBSERVAÇÃO: A natureza exata da luz que passa através de um nanocoat não é amplamente divulgada; portanto, só posso basear minha explicação aqui no que vi e li. Não estou reivindicando 100% de precisão, mas acho que geralmente é preciso suficiente.)

O design da ilustração acima é retirado de alguns diagramas do SWC, ou Subwavelenth Structure Coating , que encontrei nos sites da Canon. Em comparação com o revestimento de nano cristal da Nikon, o SWC da Canon é a mesma coisa, embora sua implementação específica possa diferir nos detalhes. A Canon chama explicitamente a "forma de cunha" das estruturas em nanoescala e a natureza pseudo-em camadas com cunhas de tamanho e altura diferentes. O tamanho e a espessura da camada da estrutura são explicitamente projetados para serem consideravelmente menores do que os comprimentos de onda da luz visível usados ​​na maioria das fotografias (cerca de 200 nm no máximo, onde os comprimentos de onda da luz visível variam de 380 nm a 790 nm).

O objetivo tecnológico para usar essa estrutura é eliminar a principal causa de reflexão: Grandes mudanças no índice de refração nos limites do material. Substituindo multicoating em camadas, o que cria muitas interfaces nas quais pode haver grandes alterações no índice de refração, por um revestimento estruturado onde não há uma interface única , criando assim uma camada de "transição suave". A espessura da camada é mantida pequena, presumivelmente para minimizar o impacto no ângulo de incidência dos raios que passam por ela (na verdade, não há informações especificamente concretas sobre por que as cunhas são tão pequenas).

A luz é efetivamente "guiada" pela camada da nanoestrutura para o elemento da lente. O objetivo final é que a luz passe através dos elementos da nanoestrutura e entre no elemento da lente nos espaços entre as cunhas, em grande parte "incólume". A quantidade de reflexão é mínima, e o que ocorre ocorre geralmente reflete-se na interface nano-estrutura / elemento onde existe. Quando a luz reflete de um elemento interno da lente e volta para um elemento anterior, o mesmo revestimento de nanoestrutura terá o mesmo efeito sobre a luz refletida, ajudando-o a passar pelos elementos internos para difundir inofensivamente as entranhas de baixa refletividade da lente, ou de volta ao elemento frontal ... pouco ou nenhum dano causado.

Melhor nitidez?

Se o nanocoating permite melhor nitidez. Eu não estaria inclinado a dizer que o próprio nanocoating pode realmente melhorar muito a nitidez. Certamente melhora a transmissão, de modo que em lentes com muitos grupos de elementos, a perda total de transmissão é reduzida de vários por cento para geralmente abaixo, geralmente bem abaixo de um por cento. Em termos de melhoria geral do QI, a transmissão aprimorada também deve melhorar o contraste, mesmo no nível de microcontraste. Um microcontraste aprimorado levará a melhorias na nitidez, até certo ponto.

A reivindicação de nitidez aprimorada é mais provável devido a mais liberdade no design da lente, e a capacidade de utilizar mais elementos da lente aos quais um projetista de lentes pode estar limitado devido a requisitos de transmissão. Se você só pode usar 8 elementos de lente com multicoating porque mais reduziria muito a transmissão geral de luz, poderá usar 15 ou mais com nanocoating e ainda ter características de transmissão muito melhores. Isso oferece aos projetistas de lentes a liberdade de implementar maior controle sobre a reprodução de imagens do que no passado, o que deve levar a uma melhor nitidez.

Acredito que seja exatamente o caso das novas lentes Canon, principalmente da geração "Mark II" ou "novos operadores", como a EF 8-15mm f / 4 L Fisheyelente. Provavelmente também é o caso das lentes Nikon com NCC. As novas lentes da Canon estão superando significativamente seus antecessores na área do MTF (Função de Transferência de Modulação, uma maneira de medir a nitidez e o contraste de uma lente). Quase todas as lentes da série L da Canon introduzidas desde meados de 2008 (possível um pouco antes disso) que usam SWC possuem MTFs teóricos (a maioria dos fabricantes de lentes atualmente gera gráficos MTF a partir de modelos de lentes de computador) demonstrando saltos significativos na resolução geral , nitidez e contraste, com alguns demonstrando resultados quase "perfeitos" de acordo com o critério de seu MTF (que é reconhecidamente mais baixo do que a maioria de suas lentes, na verdade, deve ser capaz de resolver, mas consistente em termos de comparação com os MTFs de lentes mais antigas. )

Portanto, tecnicamente, não é o próprio revestimento que melhora diretamente a nitidez (embora, à medida que melhora o contraste, possa ter um leve impacto direto). Melhorias na nitidez são mais prováveis ​​devido à capacidade de fazer melhorias no design da lente sem tanta preocupação com a transmissão quanto no passado. (Eu acho que isso pode ser corroborado ou refutado, comparando o design das lentes de novas lentes com nanocoatings versus lentes antigas sem.)

Aqui está uma descrição da implementação de nanocoating da Pentax, chamada Aero Bright Coating ( fonte ):

... [o] Aero Bright Coating original da PENTAX ... garante excelente desempenho anti-reflexo em uma faixa mais ampla de comprimentos de onda para fornecer imagens mais brilhantes e de maior qualidade. Criado usando a nanotecnologia avançada da PENTAX, este revestimento exclusivo reduz os reflexos da lente e melhora muito a transmitância da luz, formando uma camada de aerogel de sílica com poros uniformes na superfície dos elementos ópticos.

Observe que o Aero Bright Coating é usado apenas em algumas lentes selecionadas, incluindo as lentes DA * 55mm e DA645 25mm.

Não acho que o revestimento de cristal Nano melhore a nitidez por si só. O que ele faz, no entanto, se dá ao projetista de lentes mais liberdade no design das lentes.

Antes de os revestimentos serem utilizados, os designs práticos das lentes eram limitados a cerca de 5 grupos de elementos (no máximo). O revestimento único aumentou para cerca de 7 ou 8. O multicoating aumentou para cerca de uma dúzia ou quinze.

Cada uma delas permitiu ao projetista de lentes fazer um trabalho melhor de correção de aberrações. Eles não apenas podiam usar mais elementos, se necessário, mas também eram mais livres para separar elementos em grupos separados, em vez de agrupá-los apenas para minimizar as reflexões.

Imediatamente, não sei exatamente quantos grupos os revestimentos de nano cristal (ou equivalentes de outros fornecedores, que estão entrando em uso) permitem, mas quase certamente pelo menos alguns. Eu acho que isso também permite um pouco mais de liberdade, não apenas para adicionar mais elementos / grupos, mas também para organizá-los um pouco mais livremente, a fim de se concentrar na redução da aberração sem se preocupar (quase o mesmo) com a quantidade de reflexos / fantasmas que isso possa causar. introduzir.

Eu acho que a razão mais importante para o uso de revestimento antirreflexo de comprimento de onda são os problemas relacionados à forte curvatura das lentes. Os revestimentos AR multicamadas funcionam perfeitamente para superfícies planas e lentes que não são muito dobradas. Para as esferas fortes usadas, por exemplo, pela Nikon em todas as novas lentes zoom, como 14-24 f / 2.8, consulte Nikon Precision Glass Moldos métodos de deposição padrão para revestimentos RA não produzem a espessura multicamada correta nas áreas de declive acentuado. Especialmente nessas regiões íngremes, a perda de luz resultante da reflexão de Fresnel se torna um problema, ainda mais severas são as reflexões múltiplas dentro da lente. Os revestimentos de nano cristal combinam perfeitamente com o índice de refração do ar para o vidro. Assim, reflexo, brilho e o nível geral de ruído na imagem são muito melhorados. Isso leva a um contraste e resolução muito melhores. Os revestimentos de nano cristal e a capacidade de fazer esferas fortes por um preço razoável devido à moldagem de vidro são uma combinação perfeita. Isso oferece ao designer óptico total liberdade para projetar lentes perfeitas com muito baixo ruído.

O futuro é brilhante!

Reinhard

Alguma luz que bate no vidro é refletida de volta, não através da lente. Os revestimentos anti-reflexo diminuem isso e permitem que a luz passe através da lente. Você vê isso muito em telescópios, binóculos e oculares, onde a captação de luz é crítica.

O artigo da wikipeda tem uma boa explicação.

Quanto à parte "Nano", além de aumentar o "preço" da lente, provavelmente está se referindo a alguma forma de nanotecnologia do consumidor para melhorar o revestimento, ou pelo menos parecer melhor. Dado o preço da lente, bem, eu certamente espero que isso melhore as coisas!