Que fait un «revêtement nanocristal» sur cet objectif?

Le Nikkor 85mm f / 1.4G AF-S a un 'Nano Crystal Coat' ... qu'est-ce que c'est et pourquoi est-ce sur la plupart de leurs objectifs les plus chers? Évidemment, c'est un revêtement et certains liens semblent indiquer que cela peut augmenter la transmission et la netteté, mais il me semble contre-intuitif que le revêtement quelque chose le rendra plus net.

Nanorevêtement: nouveau et différent!

Pour aborder plus spécifiquement le type de revêtement de lentille "Nano Crystal Coating", car d'autres réponses semblent concerner le multicouche en général ou penser que le revêtement nanotechnologique n'est qu'un terme marketing.

Le nanorevêtement n'est PAS le même que le multicouche, il est très différent dans sa conception et affecte la lumière d'une manière différente. L'utilisation du terme "Nano Crystal Coating" n'est certainement pas seulement un terme marketing! Pour commencer aussi simple que possible:

• Le multicouche est une avancée sur le concept de monocouche et est conçu sur la base des interférences de forme d'onde.
  • Fonctionne en "accordant" la lumière réfléchie de telle sorte que les formes d'onde des particules réfléchies s'annulent.
• Le nanorevêtement est un concept beaucoup plus récent, basé de manière intrigante sur la structure et la conception des yeux de papillon (qui reflètent à peine la lumière du tout).
  • Conçu pour éviter la réflexion en premier lieu et guider les rayons lumineux dans l'objectif sans leur permettre de se refléter du tout.

Multicoating et interférence de forme d'onde

La lumière présente à la fois des propriétés de particules et de forme d'onde. Ainsi, deux photons peuvent interagir de manière à s'annuler mutuellement. Cela est mieux démontré avec une illustration, et je vais emprunter une image wikipedia à cet effet. Ci-dessous est un exemple d'une lentille à simple revêtement, et comment le revêtement produit des formes d'onde de photons réfléchis qui sont en opposition les uns aux autres (et donc capables de s'annuler):

Le revêtement antireflet est conçu pour être exactement aussi épais que la moitié de la longueur d'onde de la fréquence de la lumière. La lumière se reflétera à chaque intersection du matériau, comme entre l'air et le revêtement ainsi que le revêtement et la lentille. Étant donné que le revêtement est aussi épais que la moitié de la longueur d'onde de la lumière, la réflexion de l'interface air / revêtement interfère négativement avec la réflexion de l'interface revêtement / lentille, et les deux s'annulent.

Le multicouche fonctionne de la même manière, mais avec plusieurs couches de revêtement à différentes épaisseurs. Étant donné que la couleur de la lumière est déterminée par sa longueur d'onde, le revêtement d'une lentille avec plusieurs couches d'exactement la moitié de la longueur d'onde des fréquences clés de la lumière (comme le violet, bleu, bleu-vert, vert, jaune-vert, jaune, orange, rouge) annulera considérablement plus de lumière qu'une simple couche simple. Les revêtements simples étaient généralement conçus dans la bande de lumière verte à jaune-vert, car ils ont tendance à être plus répandus à la lumière du soleil et à la lumière du jour. Le multicouche est destiné à travailler sur un spectre complet autant que possible.

Lacunes du multicouche

L'avènement du multicouche a été une énorme percée en termes de transmission de l'objectif (la quantité de lumière qu'ils permettent de passer), atteignant des niveaux aussi élevés que 99%. Le multicouche n'est cependant pas idéal. Lorsque de fortes éruptions et des images fantômes se produisent, elles sont uniquement capables de filtrer entièrement la lumière réfléchie aux longueurs d'onde exactes que chaque couche est conçue pour filtrer. Les longueurs d'onde proches des fréquences prévues seront atténuées, mais elles ne seront pas entièrement annulées. Un faisceau de lumière non incisif brillant hors axe, tel que du soleil dans le coin d'un cadre, peut toujours créer une lumière parasite, des images fantômes et une réduction de contraste grandes, lumineuses et très néfastes, même sur une lentille avec multicouche.

De plus, le multicouche utilise simplement une propriété de la lumière pour utiliser une propriété négative des lentilles ... la réflectance ... pour minimiser l'impact de la réflectance sur la qualité de l'image. En tant que telle, la transmission n'est pas idéale, et jusqu'à plusieurs pour cent de la lumière incidente peut être perdue pour une longueur d'onde donnée, entraînant généralement une perte totale de transmission de 1 à 2% PAR ÉLÉMENT REVÊTU / GROUPE . Certes, c'est beaucoup moins que les 8 à 10% qui existaient auparavant avec un seul revêtement et des objectifs non revêtus, mais dans les objectifs complexes avec de nombreux éléments, une quantité considérable de lumière peut toujours être perdue dans l'ensemble (c.-à-d. Qu'un téléobjectif complexe à 15 groupes pourrait se retrouver avec une perte de transmission totale de 15 à 30% face à une forte poussée.)

Améliorations avec Nanocoating

Le nanorevêtement, contrairement au multicouche, n'est pas une évolution continue d'une technologie antérieure ... c'est en effet une approche entièrement nouvelle pour résoudre un vieux problème. Le nanorevêtement est basé sur la conception des yeux de papillon, qui sont connus dans la communauté scientifique pour avoir l'un des indices de réflectance les plus bas de tous les matériaux. La conception générale est basée sur des structures à l'échelle nano à peu près en forme de dôme / pointe destinées à guider autant de lumière que possible dans la lentille, en évitant la réflexion entièrement lorsque cela est possible.

Si et quand des reflets ou des images fantômes se produisent, étant donné que le nanorevêtement n'est pas conçu pour fonctionner sur une longueur d'onde de lumière donnée mais sur la totalité de la lumière, les artefacts ou la perte de contraste qui en résultent sont considérablement inférieurs à ceux d'une lentille multicouche. Dans de nombreux cas, un examen attentif et minutieux est nécessaire pour trouver de petits éléments de reflets et d'images fantômes sur une photo prise avec un objectif nanocoated, et lorsqu'il existe, cela n'affecte souvent pas le QI.

Les niveaux de transmission pour le nanorevêtement sont d'au moins 99,95% PAR ÉLÉMENT / GROUPE REVÊTU . À une perte de 0,05% ou moins, la perte totale de transmission totale pour tout objectif, même les objectifs complexes avec de nombreux groupes d'éléments, restera très faible (c'est-à-dire qu'un téléobjectif complexe à 15 groupes se retrouverait avec une perte de transmission totale de 0,75% . )

Conception d'un nanorevêtement de lentille

(REMARQUE: La nature exacte de la lumière qui traverse une nanocouche n'est pas largement diffusée, donc je ne peux baser mon explication ici que sur ce que j'ai vu et lu. Je ne revendique pas une précision de 100%, mais je pense qu'elle est généralement exacte assez.)

La conception de l'illustration ci-dessus est tirée de quelques-uns des diagrammes SWC, ou Subwavelenth Structure Coating , que j'ai trouvés sur les sites Web de Canon. Par rapport au revêtement Nano Crystal de Nikon, le SWC de Canon est la même chose, bien que leur mise en œuvre spécifique puisse différer dans les détails. Canon appelle explicitement la "forme de coin" des structures à l'échelle nanométrique, et appelle la nature pseudo-stratifiée avec des coins de taille et de hauteur différentes. La taille et l'épaisseur de la couche de structure sont explicitement conçues pour être considérablement plus petites que les longueurs d'onde de la lumière visible utilisées pour la plupart des photographies (environ 200 nm au plus grand, alors que les longueurs d'onde de la lumière visible varient de 380 nm à 790 nm environ).

Le but technologique de l'utilisation d'une telle structure est d'éliminer la principale cause de réflexion: de grands changements d'indice de réfraction aux limites des matériaux. Remplacement du multicouche multicouche, qui crée de nombreuses interfaces où il pourrait y avoir de grands changements d'indice de réfraction, avec un revêtement structuré où il n'y a pas d' interface unique créant ainsi une couche de «transition douce». L'épaisseur de la couche est maintenue petite, vraisemblablement pour minimiser l'impact sur l'angle d'incidence des rayons qui la traversent (ne dispose en fait d'aucune information concrète précise sur la raison pour laquelle les coins sont si petits.)

La lumière est efficacement "guidée" à travers la couche de nanostructure dans l'élément de lentille. Le but ultime est que la lumière passe à travers les éléments de la nanostructure et pénètre dans l'élément de lentille dans les espaces entre les coins, largement "indemnes". La quantité de réflexion est minime, et ce qui se produit se reflète généralement hors de l'interface nano-structure / élément où il existe. Lorsque la lumière se réfléchit sur un élément de lentille interne et revient sur un élément précédent, le même revêtement de nano-structure aura le même effet sur cette lumière réfléchie, l'aidant à traverser les éléments internes pour diffuser sans danger sur les entrailles à faible réflectivité de l'objectif, ou à l'arrière de l'élément avant ... peu ou pas de mal fait.

Meilleure netteté?

Pour savoir si le nanorevêtement permet une netteté améliorée. Je ne serais pas enclin à dire que le nanorevêtement lui-même peut vraiment améliorer beaucoup la netteté. Il améliore certainement la transmission, de sorte que dans les lentilles avec beaucoup de groupes d'éléments, la perte de transmission totale est réduite de plusieurs pour cent à généralement inférieure, souvent bien inférieure à un pour cent. En termes d'amélioration globale du QI, la transmission améliorée devrait également améliorer le contraste, même à un niveau de microcontraste. Un microcontraste amélioré entraînera des améliorations de la netteté, dans une certaine mesure.

La revendication d'une netteté améliorée est probablement due à une plus grande liberté dans la conception de l'objectif, et la capacité à utiliser plus d'éléments d'objectif qu'un concepteur d'objectif pourrait sinon être limitée en raison des exigences de transmission. Si vous ne pouvez utiliser que 8 lentilles avec multicouche parce que plus réduirait trop la transmission lumineuse globale, vous pourriez en utiliser 15 ou plus avec un nanorevêtement et avoir encore de bien meilleures caractéristiques de transmission. Cela offre aux concepteurs d'objectifs la liberté de mettre en œuvre un plus grand contrôle sur la reproduction d'image que par le passé, ce qui devrait finalement conduire à une netteté améliorée.

Je pense que c'est exactement le cas avec les nouveaux objectifs Canon, en grande partie la génération "Mark II" ou les "nouveaux entrants" tels que l' EF 8-15mm f / 4 L Fisheyelentille. C'est probablement aussi le cas avec les objectifs Nikon avec NCC. Les nouveaux objectifs de Canon surpassent considérablement leurs prédécesseurs dans le domaine de la MTF (fonction de transfert de modulation, un moyen de mesurer la netteté et le contraste d'un objectif). Presque tous les objectifs de la série L de Canon introduits depuis le milieu de 2008 (peut-être un peu plus tôt que cela) qui utilisent SWC ont des MTF théoriques (la plupart des fabricants d'objectifs génèrent de nos jours des graphiques MTF à partir de modèles informatiques d'objectifs) démontrant des sauts significatifs sur la résolution globale , la netteté et le contraste, certains montrant des résultats presque "parfaits" selon le critère de leur MTF (qui est certes inférieur à la plupart de leurs objectifs devraient en fait être capables de résoudre, mais cohérent en termes de comparaison avec les MTF des objectifs plus anciens. )

Donc, techniquement, ce n'est pas le revêtement lui-même qui améliore directement la netteté (même s'il améliore le contraste, il peut avoir un léger impact direct). Les améliorations de la netteté sont plus probables en raison de la capacité à améliorer la conception de l'objectif sans autant de souci de transmission que par le passé. (Je suppose que cela pourrait être corroboré ou réfuté en comparant les conceptions de lentilles de nouvelles lentilles avec des nanorevêtements par rapport aux anciennes lentilles sans.)

Voici une description de l'implémentation du nanorevêtement par Pentax, appelée Aero Bright Coating ( source ):

... [le] revêtement Aero Bright original de PENTAX ... assure des performances anti-reflet exceptionnelles sur une plus large gamme de longueurs d'onde pour fournir des images plus lumineuses et de meilleure qualité. Créé à l'aide de la nanotechnologie avancée de PENTAX, ce revêtement exclusif réduit les réflexions des lentilles et améliore considérablement la transmission de la lumière en formant une couche d'aérogel de silice avec des pores uniformes à la surface des éléments optiques.

Notez que le revêtement Aero Bright n'est utilisé que dans quelques objectifs sélectionnés, y compris les objectifs DA * 55 mm et DA645 25 mm.

Je ne pense pas que la couche de cristal nano améliore la netteté en soi. Ce qu'elle fait, cependant, si elle donne plus de liberté au concepteur d'objectif dans la conception de l'objectif.

Avant l'utilisation des revêtements, les conceptions de lentilles pratiques étaient limitées à environ 5 groupes d'éléments (tout au plus). Le simple revêtement a augmenté cela à environ 7 ou 8. Le multicouche l'a augmenté à environ une douzaine ou quinze.

Chacun d'eux a permis au concepteur d'objectif de mieux corriger les aberrations. Non seulement ils pouvaient utiliser plus d'éléments si nécessaire, mais ils étaient plus libres de séparer les éléments en groupes distincts, plutôt que de regrouper les éléments juste pour minimiser les réflexions.

Offhand, je ne sais pas exactement combien de groupes supplémentaires les revêtements de nano-cristaux (ou équivalents d'autres fournisseurs, qui entrent en service) permettent, mais presque certainement au moins quelques-uns. Je suppose que cela permet également un peu plus de liberté non seulement pour ajouter plus d'éléments / groupes, mais aussi pour les organiser un peu plus librement afin de se concentrer sur la réduction de l'aberration sans se soucier (presque autant) de la quantité de lumière parasite / fantôme qu'elle pourrait présenter.

Je suppose que la raison la plus importante de l'utilisation d'un revêtement antireflet de longueur d'onde inférieure est due aux problèmes liés à la forte courbure des lentilles. Les revêtements AR multicouches fonctionnent parfaitement pour les surfaces planes et les lentilles qui ne sont pas trop courbées. Pour les asphères puissants utilisés par exemple par Nikon dans tous les nouveaux objectifs zoom comme 14-24 f / 2.8, voir Moule en verre de précision Nikonles méthodes de dépôt standard pour les revêtements AR ne produisent pas l'épaisseur multicouche correcte dans les zones à forte pente. Surtout dans ces régions escarpées, la perte de lumière due à la réflexion de Fresnel devient un problème, encore plus graves sont les réflexions multiples à l'intérieur de la lentille. Les revêtements nanocristallins correspondent parfaitement à l'indice de réfraction de l'air au verre. Ainsi, les reflets, les reflets et le niveau de bruit global dans l'image sont très améliorés. Cela conduit à un contraste et une résolution bien meilleurs. Les revêtements nanocristallins et la capacité de fabriquer des asphères solides à un prix raisonnable grâce au moulage du verre sont une combinaison parfaite. Cela offre au concepteur optique une liberté totale pour concevoir des lentilles parfaites avec un bruit très faible.

L'avenir est prometteur!

Reinhard

Une partie de la lumière qui frappe le verre est réfléchie, pas à travers l'objectif. Les revêtements antireflet atténuent cela et permettent à la lumière de passer à travers la lentille. Vous voyez cela beaucoup dans les télescopes, les jumelles et les oculaires où la collecte de lumière est critique.

L' article de wikipeda a une assez bonne explication.

Quant à la partie "Nano", en plus d'augmenter le "prix" de la lentille, elle fait probablement référence à une certaine forme de nano-technologie grand public pour améliorer le revêtement, ou du moins apparaître mieux. Étant donné le prix de l'objectif, eh bien, j'espère certainement que cela améliore les choses!