Despre fotografie

Cauta in Foto-Magazin:
 


Aparitii editoriale


Expunerea
[click]  

Compozitia
[click]  

Lumina si iluminarea
[click]  


O varza fotogenica
[click]  

Bill Jay Confesiuni
fotografice
[click]  

 

 

Din istoricul obiectivelor

Despre tratamentul antireflex


O singura lentila poate fi suficienta pentru a proiecta o imagine pe un film fotografic si a realiza o fotografie a subiectului. Imaginea este insa alterata de numeroase aberatii optice (cromatice, de sfericitate, astigmatism, etc). Pentru a compensa aceste aberatii, opticienii au realizat ansambluri de lentile, grupate in "obiective", fiecare lentila rezolvind una sau alta dintre aberatiile cele mai suparatoare. Dar, cu cat obiectivul era mai complex, calcularea curburilor lentielor si a distantelor dintre elemente devenea din in ce mai anevoioasa. De exemplu, Pretzval a avut nevoie de un an si de mai multi matematicieni ai Armatei Imepriului Austro-Ungar pentru a calcula obiectivul ce i-a purtat numele.


In dezvoltarea de noi obiective, savantii din sec. XIX s-au confruntat cu o contradictie intre teorie si practica: desi calculele lor promiteau obiective tot mai bine compensate, in practica rezultatele erau dezamagitoare; cu cat un obiectiv era realizat din mai multe lentile (asadar cu mai multe suprafete aer-sticla), cu atat fotografiile deveneau mai lipsite de contrast.


Carl_Zeiss_Tessar_150_35_uncoated.jpg


Carl Zeiss Tessar 150 mm f:3,5
fara tratament antireflex


Pentru a combate aceasta noua problema, opticienii au redus numarul suprafetelor aer-sticla, prin lipirea unora dintre lentile, cu balsam de Canada, realizind astfel grupuri de lentile care prezinta doar doua suprafete aer-sticla (de intrare si de iesire), limitind numarul de grupuri dintr-un obiectiv la 4 - 6.


1. De ce scade contrastul?
La traversarea interfetei dintre doua medii optice, cea mai mare parte din lumina incidenta este refractata si trece mai departe, insa, o mica parte este reflectata, adica se intoarce in mediul din care a venit. Cantitatea de lumina "intoarsa" este proportionala cu patratul diferentei indicilor de refractie dintre cele doua medii. In cazul obiectivelor, mediile sunt aer si sticla, cu indici de refractie 1,0 respectiv 1,5, iar proportia medie a reflexiei este de 4%. Pentru un obiectiv realizat din patru - cinci lentile, nu numai ca aceste pierderi se multiplica la fiecare interfata (5 lentile au zece interfete) dar razele reflectate pe suprafetele din interiorul obiectivului, sufera ulterior multiple reflexii si refractii si pot ajunge, in final, pe film, unde determina o degradare generala a contrastului imaginii.


In ultimul deceniu al xec. XIX, Rayleigh si Taylor au observat ca obiectivele vechi, murdare, paradoxal, transmit mai multa lumina decat cele noi si foarte curate. Rayleigh, utilizind studiile lui Fresnel, din 1818, descopera ca introducerea unui strat subtire cu indice de refractie intermediar, intre aer si sticla, conduce la scaderea dramatica a reflexiilor parazite, dar nu continua cercetarile pentru punerea la punct a unei metode eficiente de tratament a lentilelor.


Deabia in 1935 Alexander Smakula, angajat al Zeiss AG a pus la punct o metoda simpla si ieftina de tratament antireflex a lentilelor, care anula peste 80% din reflexiile parazite. Metoda sa a fost clasificata "secret miliar" iar, in cel de-Al Doilea Razboi Mondial, Aliatii au remarcat calitatea optica excelenta a binoclurilor germane, capturate impreuna cu ofiterii celui de-al Treilea Reich.


2. Cat de grava este problema?
Intr-un obiectiv simplu, cu patru - cinci lentile, daca la fiecare interfata aer-sticla se reflecta circa 4% din lumina incidenta, transmisia globala este de de aproximativ 60%. Pentru un obiectiv mai complex, transmisia scade la sub 30%. Aplicarea stratului antireflex patentat de Smakula reduce reflexia de la 4 la 1%, ceea ce, pentru un obiectiv simplu conduce la o transmisie de circa 90%, iar pentru unul complex la peste 70%.


In prezent, producatorii dispun de trei principii si metode de diminuare a reflexiilor parazite: stratul subtire, cu indice de refractie intermediar, straturi in sfert de unda si depunerile nanometrice. Primele doua metode pot fi folosite impreuna, pentru a obtine rezultate inca si mai bune. In prezent, atenuarea reflexiilor parazite poate atinge si chiar depasi valoarea de 99%, asigurind imagini foarte contrast.


3. Stratul cu indice refractiv intermediar
Cea mai simpla metoda, de altfel si prima aplicata din punct de vedere cronologic, a fost aplicarea unui strat subtire si uniform, cu indice de refractie intermediar, intre cel al aerului si cel al sticlei. Deoarece proportia luminii reflectate la interfata depinde de patratul diferentei indicilor de refractie, 1 pentru aer, si 1,5 pentru sticla, intercalarea unui strat intermediar, cu indice de refractie de aproximativ 1,25, induce aparitia a doua noi interfete, fiecare dintre ele cu reflexie redusa la 1/4, realizind un raport global de atenuare la 1/2 din reflexia unei interfete netratate.
Indicele ideal de refractie al stratului intermediar este de 1,25. Din pacate, nu exista o astfel de substanta, care sa fie ieftina si usor de aplicat. Cel mai frecvent se utilizeaza fluorura de magneziu, cu indice de refractie 1,38, care este ieftina, usor de aplicat si are o buna rezistenta la zgarieturi. Fluoropolimerii, precum teflonul, au un indice de refractie mai convenabil (1,30) dar sunt mai scumpi si mai dificil de aplicat pe suprafetele lentilelor.


Voightlaender_Nokton_25_095.jpg

Obiectiv modern, tratat antireflex


4. Interferenta si stratul sfert-de-unda
Deoarece raza luminoasa sufera reflexii la orice interfata dintre doua medii optice cu indice de refractie diferit, depunerea unui strat intermediar intre aer si sticla, va produce reflexii atat la interfata aer-strat subtire cat si la interfata strat subtire - sticla. Evident, ambele raze reflectate vor avea aceeasi directie si acelasi sens. Daca stratul subtire are riguros grosimea de 1/4 din lungimea de unda a razei luminoase, raza de lumina ce traverseaza de doua ori (dus - intors) stratul subtire (1/4 + 1/4 = 1/2) va fi in antifaza cu raza reflectata de interfata aer - strat subtire, iar cele doua raze se anuleaza in totalitate.


reflexia_strat_subtire.jpg

Reflexii multimple in straturi subtiri


Insa, deoarece lumina vizibila, de la violet la rosu profund, are lungime de unda de la 400 la 750 nm, adica de la simplu la dublu, este evident ca un singur strat sfert-de-unda nu poate anula reflexiile tuturor componentelor colorate ale luminii. De aceea, multi producatori aplica mai multe straturi sfert-de-unda, menite sa anuleze reflexiile luminii rosie, verde, albastra, etc. Fiecare strat, cu o grosime usor diferita, conduce la anularea reflexiilor parazite a luminii cu lungime de unda corespunzator cvadruplului grosimii sale.


combinare_antifaza.jpg


Combinarea a doua raze aflate in antifaza (sus si jos)
si rezultatul (la mijloc).


O complicatie suplimentara este determinata de unghiul de incidenta. Grosimea stratului sfert-de-unda este calculat pentru drumul optic parcurs de o raza de lumina paralela cu axa optica. O raza de lumina oblica are un drum optic mai lung, asa incat, raza reflectata secundara, care iese din stratul antireflex nu se mai afla riguros in antifaza cu raza reflectata la interfata aer-strat antireflex. Cu cat lumina incidenta are o lungime de unda mai mica (albastru, violet), cu atat diferenta de drum este mai mare, iar atenuarea este mai mica. Asa se explica de ce, privind lateral spre lentila frontala a unui obiectiv modern, apar nuante de albastru si violet, ca si cand sticla ar fi ea insasi colorata.


Depunerea unor astfel de straturi, de o grosime foarte mica si riguros controlata, se realizeaza azi cu ajutorul unor dispoztive complexe, cu fluxuri de ioni in vid, controlate de calculator.


5. Straturile nanometrice
In urma cu un miliard de ani, natura a "inventat" o metoda antireflex pentru ochii unor specii de fluturi nocturni: numerosi cilindrii ultramicroscopici, asezati vertical, ca o perie. Deoarece inaltimea acestor formatiuni este de doar 200 nanometri, adica mai mica decat lungimea de unda a luminii vizibile, aceasta nu mai este reflectata cand atinge suprafata ochilor. Astfel este exploatata pana si cea mai slaba raza de lumina, iar fluturele se poate orienta in timpul noptilor.


moth_eye_40000_ori.jpg

Ochiul de molie, vazut la microscopul electronic
(marire de 40.000 ori)


Savantii au putut reproduce aceste structuri si au dezvoltat tehnologii de aplicare a straturilor nanometrice pe suprafetele lentilelor, realizind coeficienti de reflexie extrem de mici (circa 0,1%). Procedura este insa foarte scumpa, chiar si cele mai costisitoare obiective ne-avind decat una - doua suprafete astfel tratate, din cele circa 20.


6. Concluzii
Tratamentul antireflex al obiectivelor a crescut foarte mult calitatea imaginilor realizate, prin anularea reflexiilor parazite. De asemenea, a sporit transmisivitatea, in special in cazul obiectivelor complexe, cu numeroase lentile, a caror transmisivitate a crescut de trei sau mai multe ori.


Obiectivele tratate antireflex impun o manipulare foarte atenta. Desi se incearca utilizarea unor substante cat mai rezistente, in special pentru lentila frontala, depunerile antireflex pot fi zgariate sau patate mai usor decat suprafata unei lentile netratate.


Utilizarea unui filtru ieftin, netratat, "de protectie" pe obiectivele scumpe, tratate antireflex face mai mult rau decat bine. Filtrul protejeaza de pete sau zgarieturi in rarele ocazii in care fotograful nu este atent cand manipuleaza obiectivul si aparatul. In schimb, permanent, acest filtru produce reflexii parazite care nu pot fi eliminate de straturile antireflex depuse pe lentilele obiectivului.

 


< - Pagina precedenta

 


© Marian Gadea
martie, 2012
Foto-Magazin.ro

 

Bookmark and Share

Comentarii:

Tamas Costel - 03 Jun 2013, ora 14:37
Am citit cu mare placere acest istoric al obiectivelor . De fapt l-am citit de 3 ori ca sa pot retine mai bine anumite date. Acum am inteles mai bine factorii care contribuie ca un obiectiv sa fie sharp , sa aiba contrast si o buna redare a culorilor. Mi se pare amuzant paradoxul ca inainte sa se descopere coatingul lentilele murdare transmiteau lumina mai bine decat cele curate.

Lasa un comentariu:

nume*:
Nu sunt permise decat mesaje cu continut relevant si in tema cu subiectul articolului.
NOTA: Campurile marcate cu * sunt obligatorii.

e-mail (nu va fi facut public)*:

website (fara http://):

comentariu*:

trimite


Aveti un articol interesant? Il asteptam pe adresa office@foto-magazin.ro. Redactia evalueaza articolele primite si premiaza cel mai bun articol publicat in luna precedenta cu suma de 50 RON.
Ultimele 5 subiecte din forum care au primit raspunsuri:

Sony pregateste
ceva »

   de Nikon
   ieri, la ora 12:07
Procesare prin
Lightroom »

   de csr
   acum 3 zile, la ora 21:05
Zvonuri despre
obiective »

   de Dorian
   acum 5 zile, la ora 11:29
Rumoare la Canon 2 »
   de Dorian
   acum 9 zile, la ora 08:30
Rumoare la Nikon »
   de Nikon
   acum 10 zile, la ora 10:08

Pana acum, cei 9631 de utilizatori au scris 127210 mesaje.

 

 


Site-ul include cookie-uri. Detalii aici

Politica de confidentialitate