Los ladrones de luz
Los spoilers que han atormentado a los usuarios de la óptica desde la invención del primer telescopio de Galileo en 1610 son la absorción y los reflejos, que reducen drásticamente la cantidad de luz utilizable que llega a los ojos del espectador. Cada elemento óptico (lente individual, prisma o espejo) inevitablemente absorbe parte de la luz que lo atraviesa. Mucho más significativo, sin embargo, es el hecho de que un pequeño porcentaje de la luz se refleja desde cada superficie de aire a vidrio. Para la óptica sin recubrimiento, esta "pérdida reflectante" varía entre el 4 y el 6 por ciento por superficie, lo que no parece tan malo hasta que uno se da cuenta de que los instrumentos ópticos modernos tienen entre 10 y 16 de esas superficies. El resultado neto puede ser una pérdida de luz de hasta el 50 por ciento, lo cual es particularmente problemático en condiciones de poca luz.
Sin embargo, lo más grave es el hecho de que la luz reflejada no desaparece simplemente, dejando una imagen más tenue. En cambio, sigue rebotando de una superficie a otra dentro del instrumento, y parte de la luz de estos reflejos segundo, tercero y cuarto finalmente sale a través de las pupilas de salida del instrumento y llega a los ojos del espectador. Esta luz dispersa se llama "llamarada" y se define como "luz que no forma imágenes, concentrada o difusa, que se transmite a través del sistema óptico". El resultado es un resplandor velado o una neblina que oscurece los detalles de la imagen y reduce el contraste. En casos extremos, puede incluso provocar imágenes fantasma. Un ejemplo extremo sería si estuviera intentando observar un juego de vidrio en el lado sombreado de una colina baja con luz solar brillante fluyendo sobre la parte superior y hacia la lente del objetivo del instrumento. (Nunca mire directamente al sol, ya sea con o sin óptica, ya que puede causar daños oculares graves).
Recubrimientos antirreflectantes de una sola capa
La solución tan esperada al problema de la pérdida de luz reflectante llegó a mediados de la década de 1930, cuando Alexandar Smakula, un ingeniero de Carl Zeiss, desarrolló y patentó el "sistema de recubrimiento de lentes no reflectantes de Zeiss" (ahora llamado recubrimiento antirreflectante o AR), que fue anunciado como "el avance más importante del siglo en la ciencia óptica". Poco después, las necesidades militares de la Segunda Guerra Mundial aceleraron el desarrollo del recubrimiento, que fue utilizado tanto por las fuerzas aliadas como por las del Eje en instrumentos ópticos que iban desde prismáticos hasta miras de bombardeo.
La teoría detrás de los recubrimientos AR (ver la ilustración a continuación) es un concepto científico muy complicado. En su aplicación, consiste en una película transparente, normalmente de fluoruro de magnesio MgF2, de un cuarto de longitud de onda de luz (unas seis millonésimas de pulgada) de espesor, depositada, mediante bombardeo molecular, sobre una superficie de vidrio limpia. Desarrollar un método para aplicar una película tan microscópicamente delgada, que se realiza en cámaras de vacío, fue un gran triunfo tecnológico. Estos recubrimientos antirreflectantes de una sola capa redujeron la pérdida de luz reflectante de entre un 4 por ciento y un 6 por ciento para superficies sin recubrimiento a aproximadamente entre un 1,5 y un 2 por ciento para superficies recubiertas, aumentando así la transmisión de luz general para instrumentos completamente recubiertos en aproximadamente un 70 por ciento, lo cual, considerando la consiguiente reducción de los destellos que degradan la imagen, fue una mejora notable.
Recubrimientos antirreflectantes multicapa
Una desventaja importante de los recubrimientos de una sola capa, que todavía se utilizan ampliamente, es que funcionan perfectamente bien sólo para la longitud de onda (color) específica de la luz donde el espesor del recubrimiento es igual a un cuarto de la longitud de onda. Esta deficiencia finalmente condujo al desarrollo de recubrimientos de banda ancha multicapa capaces de reducir eficientemente la pérdida de luz reflectante en una amplia gama de longitudes de onda. Los mejores recubrimientos multicapa actuales pueden reducir la pérdida de luz reflectante a tan solo dos décimas del uno por ciento en cada superficie de aire a vidrio.
Mi introducción a los recubrimientos multicapa se produjo en 1971, cuando Pentax comenzó a usar su "Super Multicoating" en lentes de cámaras, donde casi eliminaba los destellos y las imágenes fantasma al fotografiar sujetos con mucha luz de fondo. Los fabricantes de ópticas deportivas tardaron un poco en subirse al tren, y no fue hasta 1979 que Carl Zeiss introdujo su revestimiento múltiple "T*", que aumentó la transmisión de luz de los binoculares Zeiss a poco más del 90 por ciento, al mismo tiempo que mejoraba el contraste de la imagen. La razón por la que tomó tanto tiempo pasar de los primeros recubrimientos de una sola capa a los recubrimientos de banda ancha multicapa actuales fue porque estos últimos, aunque se basan en los mismos principios científicos, son increíblemente complicados e involucran varias capas delgadas de diversos fluoruros, óxidos, dióxidos, etc. Como es de esperar, las computadoras desempeñan un papel importante en las formulaciones y aplicaciones de dichos recubrimientos.
Aunque la transmisión de luz general continúa mejorando ligeramente, los niveles más altos con los que estoy familiarizado actualmente son alrededor del 92 por ciento para binoculares y 95 por ciento para miras telescópicas, que están muy por encima de los promedios de este tipo de instrumentos. La razón principal por la que los visores tienden a tener transmisiones de luz ligeramente mejores que los binoculares es porque utilizan lentes de montaje simples en lugar de prismas complicados para la formación de imágenes.
Asimismo, los binoculares con prisma Porro tienden a tener una mejor transmisión de luz que los binoculares con prisma de techo de calidad óptica similar. Excepciones notables son los binoculares Carl Zeiss que usan prismas de techo Abbe-Koenig en lugar de los ampliamente utilizados prismas de techo tipo Pechan, que tienen una superficie espejada (generalmente aluminizada o plateada) donde se pierde entre el 4 y el 6 por ciento de la luz disponible durante las operaciones internas. reflexión. (En un proceso llamado "reflexión interna total", los prismas de Porro y los prismas de techo de Abbe-Koenig obtienen un 100 por ciento de reflexión en todas sus superficies internas, sin tener ningún recubrimiento). La solución de algunos fabricantes líderes al problema de los prismas de Pechan son múltiples aplique capas de revestimientos reflectantes que obtengan un 99,5 por ciento de reflexión en las superficies reflejadas.
La advertencia aquí es que uno no debería dejarse llevar demasiado en la búsqueda de unos puntos porcentuales adicionales de transmisión de luz. Considere, por ejemplo, que una ganancia del 5 por ciento en la transmisión de luz en un instrumento óptico de alto rendimiento es aproximadamente igual a una ganancia de 150 fps en la velocidad de salida en un rifle Magnum .300; nunca notará la diferencia.
¿Se alcanzará alguna vez el 100 por ciento de transmisión de luz en la óptica deportiva? Nunca se debería decir "nunca", pero, aparte de modificar las leyes de la física, la respuesta es casi con certeza ¡no!
Colores de revestimiento
Muchos creen que la calidad de los recubrimientos AR puede determinarse por el color de la luz reflejada en las superficies. Quizás, pero para hacerlo con certeza se requiere una experiencia considerable. El color que se ve no es el del material de revestimiento en sí, que es incoloro, sino el color reflectante o los colores reflectantes combinados de las longitudes de onda de luz para las que el revestimiento es menos eficaz. Por ejemplo, un recubrimiento que sea más eficaz en las longitudes de onda roja y azul producirá un reflejo verde. Por el contrario, si el recubrimiento es más eficaz en las longitudes de onda verdes, el reflejo será una combinación de rojo y azul, como el magenta. Los reflejos procedentes de recubrimientos monocapa de fluoruro de magnesio suelen oscilar entre el azul pálido y el violeta oscuro. Si bien los colores que se reflejan en los últimos recubrimientos multicapa pueden ser casi cualquier color del arco iris, mostrándose diferentes colores en varias superficies ópticas en todo el sistema, un reflejo blanco brillante (incoloro) generalmente indica una superficie sin recubrimiento.
Aunque no es científica, la siguiente prueba que puede realizar usted mismo para evaluar los recubrimientos AR es tanto educativa como informativa. La única herramienta necesaria es una pequeña linterna o, en su defecto, una luz de techo. El truco consiste en hacer brillar la luz hacia la lente del objetivo del instrumento para que, al mirar a lo largo del haz, se puedan ver imágenes de la luz reflejándose en las distintas superficies de aire a vidrio dentro del instrumento. (Nota: el reflejo provendrá de los lados cercano y lejano de las lentes y prismas). Ahora, basándose en la información anterior sobre el color, tendrá una idea sobre los tipos de recubrimientos utilizados y, lo que es más importante, si algunos Las superficies no están recubiertas.
Otros tipos de recubrimientos
A falta de espacio para una cobertura en profundidad de los otros tipos de recubrimientos ópticos, ofrezco los siguientes breves resúmenes.
Recubrimientos de corrección de fase (P):Desarrollado por Carl Zeiss (¿quién más?) e introducido como "recubrimiento P" en 1988, el recubrimiento de corrección de fase ocupa el segundo lugar en importancia después del recubrimiento antirreflectante en instrumentos de prisma de techo. El problema (inexistente en los prismas de Porro) es que las ondas de luz que se reflejan en las superficies opuestas del techo se polarizan elípticamente y están desfasadas media longitud de onda entre sí. Esto da como resultado interferencias destructivas y un posterior deterioro de la calidad de la imagen. Los recubrimientos P corrigen el problema eliminando los destructivos cambios de fase.
Recubrimientos reflectantes:Estos recubrimientos en forma de espejo, que a menudo deben su eficacia a interferencias constructivas, se utilizan en óptica deportiva con más frecuencia de lo que se podría pensar. Los ejemplos incluyen: la mayoría de los telémetros láser y los pocos visores que emplean divisores de haz; miras de punto rojo donde se utiliza un recubrimiento de longitud de onda específica para reflejar la imagen del punto hacia el ojo del tirador; y, como se comentó anteriormente, en instrumentos de prisma de techo con prismas Pechan.
Recubrimientos hidrofóbicos (repelentes al agua):El arquetipo del revestimiento repelente al agua es el revestimiento Rainguard de Bushnell, que repele el agua y resiste el empañamiento externo. Probé exhaustivamente el revestimiento Rainguard en climas fríos donde, sin querer, respirar sobre la lente del ocular de un visor habría oscurecido la visión del objetivo. Los resultados fueron que, incluso cuando respiré intencionalmente tanto en el objetivo como en el ocular, provocando que se empañaran o se congelaran, aún podía ver los objetivos lo suficientemente bien como para disparar.
Recubrimientos resistentes a la abrasión:Un inconveniente persistente de algunos revestimientos antirreflectantes es que tienden a ser blandos y, por lo tanto, se rayan fácilmente. Afortunadamente, los recubrimientos "resistentes" actuales, aunque todavía no se utilizan universalmente, están mejorando en gran medida la durabilidad de la óptica para exteriores, desde anteojos hasta miras telescópicas. El recubrimiento más resistente, con diferencia, que he probado se encuentra en las superficies de las lentes externas con revestimiento en T de los visores de puntería Black Diamond de titanio de 30 mm de Burris. No podía rayarlo, ni siquiera con el filo de una navaja afilada. Esto último no es recomendable.
Designaciones de recubrimiento
Los fabricantes de ópticas suelen utilizar los siguientes términos para describir hasta qué punto sus instrumentos están protegidos por recubrimientos AR.
Óptica recubierta (C) significa que una o más superficies de una o más lentes han sido recubiertas.
Totalmente recubierto (FC) significa que todas las superficies de aire a vidrio han recibido al menos una única capa de recubrimiento antirreflectante, lo cual es bueno.
Multicapa (MC) significa que una o más superficies de una o más lentes han recibido un recubrimiento AR que consta de dos o más capas. Cuando la utilizan fabricantes de renombre, esta designación generalmente implica que una o ambas superficies exteriores de la lente tienen revestimientos múltiples y que las superficies interiores probablemente tienen revestimientos de una sola capa.
Totalmente multicapa (FMC) significa que todas las superficies de aire a vidrio deberían haber recibido recubrimientos antirreflectantes multicapa, lo cual es lo mejor.
Desafortunadamente, no todos los recubrimientos AR de un tipo determinado son iguales y algunos pueden incluso ser falsos. Por muy bonitos que sean para la vista, soy muy escéptico con respecto al valor de los llamados recubrimientos de "rubí", que reflejan una cantidad deslumbrante de luz roja, haciendo que los objetos vistos parezcan de un verde espantoso. Cuando los principales fabricantes, como Carl Zeiss, Leica, Nikon y Swarovski, empiecen a utilizar rubí u otros recubrimientos poco convencionales, empezaré a creer en ellos. La primera línea de defensa contra recubrimientos inferiores y falsos es comprarlos a un fabricante con un historial comprobado de honestidad. Eso no quiere decir que incluso las mejores empresas estén por encima de promocionar su recubrimiento patentado. Generalmente son los publicistas los que se dejan llevar.