در این نوشته سعی شده است که انواع پوشش‌های روی عدسی‌های دوربین‌های عکاسی معرفی و در مورد ویژگی‌های فنی و تکنیکی آنها توضیح داده شود. در ضمن، کلماتی از زبان انگلیسی که معادل پارسی برای آنها وجود ندارد و یا استفاده از معادل پارسی آنها به سختی خوانش متن می‌انجامد، به صورت تلفظ درست آنها در انگلیسی و با حروف پارسی آورده شده است. به عنوان نمونه به جای استفاده از کلمه‌ی کانن که به طور معمول برای این نام تجاری استفاده می‌شود کلمه‌ی کَنِن جایگزین شده است.
فهرست مطالب
پوشش نوری چیست؟
امروزه تولید لنزهای عکاسی که دارای کیفیت بالایی هستند بدون تکنولوژی‌های ایجاد پوشش روی سطح عدسی‌ها امکان پذیر نیست. نوعی از این پوشش‌ها منجر به کاهش یا حتی حذف درخشش منابع نوری۱ و جلوه‌ی مصنوعی دوایر نوری رنگی۲ می‌شود. این به نوبه‌ی خود موجب بهبود باز تولید رنگ‌ها در عکس ثبت شده خواهد شد بدون آن که تفکیک‌پذیری و یا کنتراست آن را کاهش دهد. نوع دیگری از این پوشش‌ها برای کاهش بازتاب نور از سطح عدسی‌ها طراحی شده‌اند تا در نتیجه‌ی آن میزان نوری که از لنز عبور می‌کند و به حسگر (سنسور) و یا فیلم می‌رسد افزایش یابد. در عکس‌های زیر می‌توان نتیجه‌ی بدست آمده از دو لنز مشابه که یکی دارای پوشش نوری و دیگری بدون آن است را با هم مقایسه کرد.
تصاویر بالا از یک مقاله‌ی فنی با عنوان “درباره‌ی کاهش بازتاب‌ها برای لنزهای دوربین عکاسی” انتخاب شده که توسط وبسایت زایس منتشر شده است. فایل این مقاله را از این لینک می‌توانید دانلود کنید.
پس به عبارتی زمانی که یک شعاع نوری به سطح عدسی برخورد می‌کند، مقداری از آن از عدسی عبور می‌کند و بقیه بازتاب پیدا می‌کند. حال با قرار دادن یک لایه بسیار نازک بر روی سطح عدسی می‌توان مقدار بازتاب نور از روی سطح آن را کاهش داد و مقدار بیشتری از نور به سمت داخل لنز هدایت شود. البته در نوعی از این پوشش که بیشتر در ساخت عدسی عینک‌های غیر طبی کاربرد دارد، مانند عینک‌های آفتابی، مقداری از نور به بیرون از سطح عدسی بازتاب می‌یابد و در عمل این پوشش مانع رسیدن بخشی از نور به چشم می‌شود.
لنز دیستاگِن۳ زایس بدون پوشش نوری (سمت چپ)، همان لنز با پوشش نور
در این تصویر که دو لنز شرکت زایس یکی با پوشش نوری و دیگری بدون آن در کنار هم قرار گرفته‌اند، بسادگی می‌توان تفاوت در میزان بازتاب‌های سطح عدسی را دید. اگه چه لنزهای بدون پوشش نوری هم کاربردهای خاص خود را دارند ولی در این نوشته به آنها نخواهیم پرداخت.
با این که ضخامت پوشش‌های نوری بسیار کم است و در مقایسه با ضخامت یک عدسی بسیار ناچیز است و حتی در نوعی از آن چند نانومتر بیشتر نیست، اما با این حال اعمال آنها بر روی سطح عدسی‌ها بسیار پیچیده است. حتی در ساده‌ترین و ارزان‌ترین آنها هم نیاز به فرآیند‌های پیچیده و با جزئیات اجرایی زیاد است، از جمله مراحل تمیز کردن سطح عدسی‌ها که شامل سیستم شستشوی چند مرحله‌ای می‌شود، استفاده از اتاق‌های تمیز۴ (به محیطی گفته می‌شود که در آن آلاینده‌های معمول مانند گرد و غبار یا وجود ندارد یا میزان آن بسیار کم است، شبیه به شرایطی که در کارخانه‌های تولید تراشه‌ها وجود دارد) و اتاقک‌های خلاء۵ برای اعمال پوشش‌ها. به همین دلیل حتی اعمال یک پوشش ضد بازتاب ساده برای سطح عدسی عینک‌های طبی هزینه‌ی زیادی دارد و بسیاری از پوشش‌ها، مخصوصا آن‌هایی که از تکنولوژی‌های پیچیده استفاده می‌کنند، تنها بر روی عدسی لنزهای عکاسی گرانقیمت یافت می‌شوند.
از ویژگی‌های یک عدسی دارای پوشش این است که می‌توان درخشش دامنه‌ای از رنگ‌ها را بر روی سطح آن مشاهده کرد که شامل رنگ‌های قرمز، سبز و آبی می‌شود. تفاوت‌های رنگی به ویژگی‌های رنگی موادی بستگی دارد که در فرآیند‌های انباشت در خلاء۶ بر روی عدسی اعمال شده‌اند. در توضیح انباشت در خلاء بایستی گفت که به گروهی از فرآیندها گفته می‌شوند که در آن یک ماده یا تعدادی از مواد مختلف از حالت جامد یا مایع به حالت بخار تبدیل شده و سپس دوباره به حالت جامد یا مایع به صورت یک لایه یا چند لایه، بر روی سطح یک جسم جامد قرار می‌گیرند یا انباشت می‌شوند. به این دلیل که این فرآیندها به صورت اتم به اتم و یا مولکول به مولکول انجام می‌شوند ضخامت این لایه یا لایه‌ها از یک اتم تا یک یا چند میلیمتر می‌تواند متغیر باشد و تنها فشار بسیار پایین‌تر از فشار اتمسفر و خلاء امکان انجام این فرآیندها را میسر می‌کند. اگر چه این فرآیندها بر اساس منبع بخار مورد استفاده در خلاء دسته‌بندی می‌شوند، مانند بخار فیزیکی و یا بخار شیمیایی، ولی در مورد عدسی‌ها به طور خاص بیشتر بخار فیزیکی حاصل از یک یا چند منبع جامد و مایع کاربرد دارد. حال اگر مواد مختلف را در چند لایه بر روی سطح یک عدسی اعمال کنند، اصطلاح چند پوششی یا پوشش چند لایه۷ در مورد آن بکار می‌رود.
انواع پوشش‌ها
اگر چه روش‌های فنی متفاوتی برای ایجاد پوشش بر روی سطح عدسی‌ها ابداع شده است، ولی در حال حاضر مهمترین و موثرترین آنها توسط شرکت کَنِن معرفی شده و بکار می‌رود. این شرکت پوشش‌ها را به دو دسته‌ی پوشش‌های نوری و غیر نوری دسته‌بندی می‌کند. پوشش‌های نوری مانند سوپر سپِکترا، اِی‌اِس‌سی، ساختاری زیر طول موجی و دی‌اِس، و پوشش‌های غیر نوری مانند پوشش فلوئور، که در ادامه در مورد ویژگی‌های هر کدام توضیح داده خواهد شد. در ضمن پوشش‌های نوری را هم می‌توان به دو دسته‌ی پوشش‌های نانو مانند پوشش ساختاری زیر طول موجی و چند لایه مانند سوپر سپِکترا و اِی‌اِس‌سی دسته‌بندی کرد.
پوشش سوپر سپِکترا
در زمان ورود نور به داخل عدسی‌های بدون پوشش نوری مقداری از آن بازتاب پیدا می‌کند که این مقدار حدود پنج درصد است. همین مقدار هم زمان خروج نور از عدسی بازتاب پیدا می‌کند که در نهایت باعث کاهش ۱۰ درصدی شدت نور می‌شود. حال با در نظر گرفتن این موضوع که در هر سطح (رویی و پشتی عدسی) پنج درصد نور بازتاب پیدا می‌کند، با اضافه شدن تعداد عدسی‌ها در استوانه‌ی لنز درصد بازتاب و کاهش نور عدد بسیار بزرگی خواهد شد و در کنار آن درخشش منابع نوری و جلوه‌ی مصنوعی دوایر نوری رنگی نیز کیفیت تصویر نهایی را تحت تاثیر قرار خواهند داد.
برای حل ایرادهای بالا، شرکت کَنِن از پوشش چند لایه که به صورت انباشت بخار فیزیکی بر روی سطح عدسی اعمال می‌شود استفاده می‌کند که به آن سوپر سپِکترا۸ گفته می‌شود و ویژگی ضد بازتاب دارد. این پوشش از تعدادی لایه‌ی بسیار نازک تشکیل شده است که هر لایه دارای شاخص شکست نوری متفاوتی است، به نحوی که ترکیب لایه‌ها به گونه‌ای تعیین می‌شوند که بیرونی‌ترین لایه که با هوا در تماس است، کمترین شاخص شکست نور را دارد که به شاخص شکست نور در هوا بسیار نزدیک است. شاخص شکست نور در لایه‌های بعدی افزایش پیدا می‌کند تا به شاخص شکست نور در عدسی نزدیک شوند. در کنار موضوع ضد بازتاب، تعادل رنگی که بعد از عبور نور از چند عدسی حاصل می‌شود نیز بوسیله‌ی پوشش سوپر سپِکترا بهبود پیدا می‌کند و موجب یکدست شدن آن می‌شود.
در حال حاضر در بیشتر لنزهای عکاسی از این پوشش استفاده می‌شود. این پوشش نسبت به پوشش‌های اِی‌اِس‌سی و ساختاری زیر طول موجی پیچیدگی اجرایی کمتری دارد.
پوشش اِی‌اِس‌سی
اِی‌اِس‌سی۹ یک تکنولوژی پوشش نوری لنز است که به منظور بهبود ویژگی‌های ضد بازتاب عدسی‌ها توسط شرکت کَنِن توسعه پیدا کرده است. این پوشش اولین بار در لنز تله‌فُتو زوم EF 100-400mm f/4.5-5.6L IS II USM در اواخر سال ۲۰۱۴ معرفی شد. این لنز در حال حاضر با قیمت حدودی ۲۴۰۰ دلار عرضه می‌شود. تکنولوژی پوشش نوری اِی‌اِس‌سی در این لنز می‌تواند درخشش منابع نوری و جلوه‌ی مصنوعی دوایر نوری رنگی را نسبت به نسخه‌ی قبلی این لنز تا حد زیادی کاهش دهد.
در عکس‌های ثبت شده‌ی زیر که به وسیله‌ی لنز EF 70-200mm f/2.8L IS III USM که در آن از پوشش اِی‌اِس‌سی استفاده شده است و نسخه‌ی قبلی آن یعنی لنز EF 70-200mm f/2.8L IS II USM تنها با پوشش سوپر سپِکترا، می‌توان میزان کارایی پوشش اِی‌اِس‌سی را مشاهده کرد.
لنز EF70-200mm f/2.8L IS III USM (سمت راست)، لنز EF70-200mm f/2.8L IS II USM (سمت چپ)
پوشش اِی‌اِس‌سی از تکنولوژی جدیدتری نسبت به پوشش قدیمی‌تر و متداول سوپر سپِکترا استفاده می‌کند به همین دلیل میزان بازتاب نوری در لنزهایی که از این پوشش استفاده می‌کنند بسیار کمتر است. در تصویر زیر مقایسه‌ی میزان بازتاب نوری دو لنز یکسان با دو پوشش اِی‌اِس‌سی و سوپر سپِکترا قابل مشاهده است.
در این تکنولوژی یک لایه‌ی بسیار نازک از دی‌اکسید سیلیسیم۱۰ و هوا بر روی پوشش چند لایه‌ی عدسی که به صورت انباشت بخار فیزیکی اعمال شده است قرار می‌گیرد تا میزان بازتاب نوری بر روی سطح لنز را کاهش دهد. هوا دارای شاخص شکست بسیار پایین‌تری نسبت به شیشه‌های نوری۱۱ است، در نتیجه گنجاندن یک لایه هوا با یک نسبت مشخص در بالای پوشش عدسی می‌تواند در کاهش شاخص شکست بسیار موثر باشد. ترتیب لایه‌ها را می‌توان در تصویر زیر مشاهده کرد.
لنزهای دارای پوشش اِی‌اِس‌سی کارایی بالایی در مقایسه با پوشش سوپر سپِکترا در ویژگی ضد بازتاب از خود نشان می‌دهند به ويژه زمانی که نور منتشر شده از منابع نوری طبیعی و یا مصنوعی با زاویه‌ای نزدیک به عمود بر روی سطح عدسی برخورد کنند. از آن جایی که پوشش اِی‌اِس‌سی را می‌توان بر روی سطوح لنز با انحناهای مختلف اعمال کرد، طراحی لنزها با محدودیت کمتری قابل انجام است. جهت درک بهتر عملکرد پوشش اِی‌اِس‌سی ویدئوی زیر را بر روی وبسایت یوتیوب مشاهده کنید.
پوشش ساختاری زیر طول موجی
این پوشش به منظور کاهش بازتاب‌های ناخواسته‌ی سطح لنز توسط شرکت کَنِن و برای لنزهای نوع EF توسعه پیدا کرده است و در حال حاضر به عنوان یک تکنولوژی نوآورانه در پوشش نوری عدسی‌ها محسوب می‌شود. برای اولین بار در دسامبر ۲۰۰۸ بود که شرکت کَنِن تصمیم گرفت تکنولوژی پوشش ساختاری زیر طول موجی یا Subwavelength Structure Coating را در لنز ۲۴ میلیمتری نوع EF با f/1.4 با موتور فُکِس آلتراسانیک یا USM استفاده کند. این پوشش شامل موادی است که باعث متفاوت شدن ضریب شکست یا انکسار نوری بر روی سطح لنز می‌شود. به عنوان مثال زمانی که نور از خلاء وارد هوا می‌شود مقداری جهت آن تغییر می‌کند و یا به عبارتی می‌شکند، همین موضوع در هنگام ورود نور به محیط‌های چگال‌تر مانند آب و شیشه نیز اتفاق می‌افتد. به همین دلیل برای مواد شفاف بر اساس چگالی آنها و برخی ویژگی‌های فیزیکی دیگری که دارند شاخص شکست یا انکسار نوری محاسبه می‌شود که به آن ضریب شکست هم گفته می‌شود. به عنوان نمونه شاخص شکست هوا ۱.۰۰۰۳ ، آب ۱.۳ و شیشه حدود ۱.۶ است. مشاهده لیست کامل شاخص شکست موادی که نور را از خود عبور می‌دهند.
لنز ۲۴ میلیمتری نوع EF با F1.4 با موتور USM
با توجه به توضیح بالا، تکنولوژی پوشش ساختاری زیر طول موجی با ضخامت نانومتری، نوری که از بیرون لنز و از هوا به سطح لنز می‌رسد را به تدریج می‌شکند و به جای اینکه شعاع‌های نوری به صورت مستقیم و با زاویه به سطح لنز برسند در فاصله‌ی بین سطح پوشش و سطح لنز به مرور تغییر مسیر می‌دهند و به صورت انحنا مانند در آمده و در نهایت به سطح لنز برخورد می‌کنند. ایجاد انحنا در مسیر حرکت نور را این طور می‌توان توضیح داد که با چیدن ساختار گُوِه مانند بر روی سطح لنز به شکلی که نوک گُوِه‌ها رو به بالا و کف آنها روی سطح لنز قرار گرفته باشد، شاخص شکست نور به تدریج که نور از نوک به کف گُوِه‌ها حرکت می‌کند افزایش می‌یابد، به عبارتی با این روش نور توسط پوشش نوری کاناله می‌شود. نتیجه‌ی نهایی استفاده از این پوشش موجب می‌شود جلوه‌هایی مانند درخشندگی بیش از حد منابع نوری جلوی روی لنز و جلوه‌ی مصنوعی دوایر نوری رنگی یا تک رنگ به طور چشمگیری کاهش پیدا کند.
اضافه کردن این نکته هم می‌تواند جالب باشد که ایده‌ی پوشش ساختاری زیر طول موجی از طبیعت گرفته شده است. در بین سالهای ۱۹۶۰ کشف شد که چشم بیدها یا شاپرک‌ها در گرفتن نور موجود در محیط به شکل موثری عمل می‌کنند. سطح چشم این حشرات با انبوهی از اشکال پرز مانند در اندازه‌ی نانومتری پوشیده شده است که اختلاف ارتفاع حالتی موجی شکل به آنها می‌دهد. این ساختار موجب ایجاد تفاوت در شاخص شکست نور در این لایه‌ی پرز مانند می‌شود که خود در نهایت موجب کاهش بازتاب‌ها از سطح چشم و افزایش میزان نور دریافتی توسط سطح چشم می شود. حال شرکت کَنِن در تکنولوژی پوشش ساختاری زیر طول موجی خود از اشکال گُوِه مانند در اندازه‌ی میکروسکوپی بر روی سطح لنز استفاده می‌کند به شکلی که اندازه‌ی این اشکال کوچکتر از طول موج‌های نور مرئی (یعنی بین حدود ۳۸۰ نانومتر در یک سمت طیف نور مرئی که با بنفش شروع می‌شود تا ۷۵۰ نانومتر در سمت دیگر که با قرمز به پایان می‌رسد) باشد. به همین دلیل به این تکنیک زیر طول موج گفته می‌شود.
پوششی از اشکال گُوِه مانند روی سطح عدسی در تکنیک SWC (راست)، تصویر میکروسکوپی از سطح چشم یک بید یا شاپرک (چپ)
اطلاعات بیشتر درباره مفهوم طول موج، زیر طول موج، انواع موج، ضریب شکست و مواردی از این قبیل را می‌توانید از طریق این لینک در وبسایت فرادرس دنبال کنید.
پوشش فلوئور
فلوئور و یا با تلفظ انگلیسی فلورین۱۲ یک عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی در گروه هالوژن‌ها قرار می‌گیرد، بسیار واکنش‌پذیر بوده و با تعداد زیادی از عناصر دیگر تشکیل پیوند می‌دهد. به همین دلیل اگر سطح یک عدسی با فلوئور پوشش داده شود این پوشش تنها چند ثانیه داوم خواهد آورد. پس آنچه کَنِن، نایکان، سونی و سایر تولیدکنندگان لنز با عنوان پوشش فلوئور تبلیغ می‌کنند در اصل یک ترکیب آلی۱۳ است که در آن فلوئور وجود دارد، این ترکیب بسیار مشابه به تفلون۱۴ یا با تلفظ انگلیسی تِفلان عمل می‌کند. به دلیل ضریب اصطکاک بسیار پایین تفلون می‌توان از آن در تولید پلاستیک‌های کم اصطکاک استفاده کرد. بنابراین یک لنز با پوشش فلوئور در اصل یک لایه نازک از تفلون است که در ترکیب آن فلوئور وجود دارد که در نهایت خاصیت ضد چسبندگی به آن می‌دهد. در نتیجه مهمترین کاربرد پوشش فلوئور لنز زمانی مشخص می‌شود که عکاسی در شرایطی انجام می‌شود که در آن سطح لنز در معرض آب، گرد و غبار، خاک، روغن و سایر مواد آلوده کننده قرار می‌گیرد، شرایطی که باعث کاهش کیفیت تصویر ثبت شده می‌شود. خاصیت دفع آب و روغن یکی از ویژگی‌های این پوشش است. گرد و غبار و خاک را می‌توان با یک دمنده‌ی دستی یا دستمال پارچه‌ای خشک و بدون استفاده از تمیزکننده‌های لنز به راحتی از سطح لنز تمیز کرد. الکتریسیته‌ی ساکنی که با کشیدن دستمال خشک ایجاد می‌شود را کاهش می‌دهد که خود موجب کاهش جذب گرد و غبار به سطح لنز می‌شود. در ضمن سطح به شدت صیقلی لنز که به واسطه‌ی این پوشش ایجاد می‌شود امکان خراشیده شدن سطح لنز را کاهش می‌دهد.
ویدئوی زیر را بر روی وبسایت یوتیوب مشاهده کنید.
می‌توان به این موارد هم اشاره کرد که این پوشش تنها بر روی بیرونی‌ترین عدسی و در مواردی هم بر روی دو عدسی ابتدایی و انتهایی یک لنز اعمال می‌شود به عنوان مثال لنز سوپر تله فُتو RF 400mm f/2.8 L IS USM شرکت کَنِن با قیمت حدودی ۱۲ هزار دلار دارای دو عدسی با پوشش فلوئور است و لنز مَکرو RF 100mm f/2.8 L IS USM شرکت کَنِن با قیمت حدودی ۱۴۰۰ دلار دارای یک عدسی جلویی با پوشش فلوئور است. در صورتی که یک عدسی دارای پوشش یا پوشش‌های دیگری نیز باشد پوشش فلوئور بیرونی‌ترین پوشش خواهد بود و سایر پوشش‌ها زیر آن قرار خواهند گرفت.
خاصیت آبگریزی یا هاپرفوبیک سطوح
توضیحات مربوط به این بخش بزودی اضافه خواهد شد.
۱ lens flare
۲ ghost images
۳ Distagon
۴ dust-free rooms
۵ vacuum chambers
۶ vacuum deposition
۷ multi-layer coating
۸ Super Spectra Coating
۹ Air Sphere Coating (ASC)
۱۰ silicon dioxide
۱۱ optical glasses
۱۲ Fluorine Coating
۱۳ organic compound
۱۴ Teflon
منابع: Canon Global, Canon, Zeiss, EOS Magazine
منابع تصاویر: Satisloh, مابیوکا
انتشار: Mabioca
تشکر استاد لطفاً فایلش رو هم بزارید برا دانلود
بله احتمالا لینک دانلود نسخه‌ی پی‌دی‌اف تا هفته آینده آماده میشه و می‌تونید از این صفحه دریافتش کنید.
سلام استاد
نسخه PDF قرار میدین برای دانلود؟ممنون