PDA

View Full Version : Một chút kiến thức về "Lens coating hoạt động thế nào"



khuongmetal
16-10-2010, 10:34 AM
Mình tên là Khương tham gia vnphoto.net được 1 thời gian. Nhưng cũng chưa đóng góp gì nhiều. Nay mình viết 1 bài chia sẻ kiến thức về cách hoạt động của lớp coating của lens. Mình sẻ chia bài này làm ba phần nhé.
Phần I : Nguyên lý về sự triệt tiêu phản xạ
Phần II : Tại sao lớp coating của lens lại có màu sắc?
Phần III : Một số câu hỏi về lens coating

và sau đây là phần I
I Nguyên lý về sự triệt tiêu


http://lh3.ggpht.com/_IQ1yrsc2zxs/TLzjnsgk95I/AAAAAAAAAOs/YvFWG986pWY/fig1.gif
Chúng ta biết ánh sáng biểu hiện như 1 loại sóng cũng giống như âm thanh vậy. Khi ánh sáng va chạm vào bề mặt kính thì ta biết 1 số ánh sáng sẽ đi qua bề mặt và 1 số sẽ bị bề mặt kính làm cho phản xạ. Về tính chất thì ánh sáng đi qua bề mặt kính và ánh sáng bị phản xạ là hoàn toàn giống nhau chỉ khác nhau về chiếu. Như vậy ta thấy rõ răng đối với ống kính máy ảnh ta phải tìm cách triệt tiêu sự phản xạ này đi. Vậy thì làm thế nào để triệt tiêu đây?

Về cơ bản sự phản xạ là 1 tính chất của sóng cho nên nó có thể bị triệt tiêu bằng cách tạo ra 1 bề mặt phản xạ thứ 2 được đặt khác vị trí với bề mặt phản xạ 1 sao cho sóng từ bề mặt này có cùng tần số, độ mạnh cùng hướng nhưng ngược pha để có thể làm triệt tiêu sự phản xạ. Vậy thì dựa vào hình trên ta phải đặt bề mặt 2 này tại vị trí cách bề mặt phản xạ 1(Reflective surface) đúng 1/4 bước sóng từ đó bước sóng từ bề mặt phản xạ 2 tạo ra sẽ có cùng trị số ½ bước sóng cùng chiều nhưng ngược pha dẫn đến sự triệt tiêu phản xạ. Và sau đây là sơ đồ để hiễu rõ hơn :


http://lh5.ggpht.com/_IQ1yrsc2zxs/TLzjn0zBrdI/AAAAAAAAAOw/FXGLIioHp0Q/fig2.gif
Sóng từ bê mặt 2 (coating surface) màu xanh dương có cùng tần số độ mạnh nhưng ngược pha => triệt tiêu phản xạ.
Như vậy việc coating 1 cái lens để nhằm mục đích triệt tiêu sự phản xạ. Nhưng chúng ta biết rằng lớp coating này thường được làm từ magnesium fluoride cho nên vấn đề nảy sinh là không phải lớp coating nào cũng có thể làm triệt tiêu sự phản xạ vì chất liệu kính và magnesium fluoride cọ trị số tán xạ (refractive index) khác nhau. Như vậy 2 trường hợp sau đây lớp coating sẽ không hoạt động :
1. Trị số tán xạ của lớp coating bằng trị số tán xạ của kính ( gần bằng 1.6), vậy thì sóng màu đỏ trong sơ đồ bị triệt tiêu nhưng sóng màu xanh thì vẫn còn như vậy mặc dù được coating nhưng lens hoạt động như không có lớp coating vậy.
2. Trị số tán xạ của lớp coating bằng trị số tán xạ của không khí ( bằng 1), vậy thì sóng màu đỏ sẽ tồn tại trong khi sóng màu xanh bị triệt tiêu như vậy thì cũng không triệt tiêu được sự phản xạ.
Vậy thì để triệt tiêu phản xạ thì vật liệu làm coating phải có trị số tán xạ bằng trung bình giữa trị số tán xạ của kính(~1.6) và không khí (1). Tức là gần bằng 1.3. Trên thực tế thì magnesium fluoride có trị số tán xạ là 1.37.
Ok vậy chúng ta đã hiểu lớp coating hoạt động thế nào nhưng tại sao mắt chúng ta lại thấy lens coating có màu sắc vậy chẳng hạn như màu xanh tím hay vàng hoặc đỏ. Chúng ta sẽ đi tìm câu trả lời và sẽ thảo luận 1 số câu hỏi mà nhiều bạn ảnh thường hiểu sai về vai trò của lớp coating trong phần 2 và 3 nhé.

Phần II Tại sao lớp coating của lens lại có màu sắc?

OK, vậy theo sơ đồ như trên chúng ta cứ áp dụng coat 1 cái lens sao cho lớp coating cách bề mặt kính đúng ¼ bước sóng thì sẽ triệt tiêu hình ảnh phản xạ. Nhưng vấn đề ở đây chúng ta biết màu sắc của sóng lại phụ thuộc vào bước sóng (wavelength) mà mỗi bước sóng thì thể hiện màu sắc khác nhau. Như vậy lớp coating có màu là do chúng ta đã phủ magnesium fluoride ở những bước sóng khác nhau. Ta biết bước sóng ánh sáng có khoảng từ 400nm đến 700nm là từ tím tới đỏ đó cũng là khoảng màu mà mắt người nhìn thấy được. Nhưng thực tế là chúng ta không thể đạt được độ dày lớp phủ bằng đúng ¼ bước sóng. Cho nên những nhà thiết kế lens thông thường phải chọn một trị số trung bình nằm trong khoảng ta nhìn thấy được vì như thế tác dụng của lớp coat sẽ trải rộng nhất có thể.

http://lh5.ggpht.com/_IQ1yrsc2zxs/TLzjn5gRi6I/AAAAAAAAAO0/mBl1vht0OZs/fig3.jpg
Như vậy trị số bước sóng thường được chọn là 550nm. Vậy bạn ảnh hãy xem sơ đồ trên khoảng 550nm tương ứng với khoảng màu tím xanh. Vì vậy khi ánh sáng chiếu vào bề mặt kính được phản chiếu chúng ta thấy được ánh sáng phản xạ có màu xanh tím. Nhưng dĩ nhiên là nhà thiết kế lens có thể chọn những bước sóng khác để phủ thì theo sơ đồ trên nước coating sẽ có màu đó.

Phần 3 Thảo luận về lens coating
Trước khi thảo luận cũng nên tìm hiểu chút về multi coating nhỉ :
Multi Coating :

Việc coating lens đã được tiến hành từ thập niên 40 của thế kỷ 19 kể từ khi nó được phát minh bởi Alexander Smakula là một kỹ sư làm việc cho hãng Carl Zeiss. Cũng trong thập niên này multi coating được giới thiệu bởi bà Katharine Burr Blodgett một nhà vật lý học tốt nghiệp đại học Cambridge Anh quốc và sau này cũng nhận được học hàm Ph.D ( Giáo sư) của Cambridge University. Nhưng multi coating không được chú trọng cho lắm cho đến tận thập niên 70. Xin phép được nói thêm 1 câu chuyện ngoài lề xảy ra ở thập niên 60 đó là sự hợp tác giữa Asahi (Pentax sau này) và đại gia Carl Zeiss vì Carl Zeiss muốn sản xuất nhiều loại máy ảnh SLR nhưng cuối cùng người cộng sự cũa Carl Zeiss lại là Yashica và thành quả của sự hợp tác này là máy ảnh Contax . Sự hợp tác với Asahi cũng đem lại một số thành quả đó là ngàm K mount được thiết kế bởi Carl Zeiss cùng series lens 135 3.5 đến từ cả hai hãng và đặc biệt là quy trình multi coating mới. Quy trình multi coating mới đã mở ra việc áp dụng nhiều lớp coating được sử dụng cho hiệu quả cao nhưng giá thành lại hợp lý. Và từ đây lớp multi coating mới này cho phép đến 99.8% lượng ánh sáng đi vào lens và chỉ để mất 2% ánh sáng. Đến năm 1972 thì Asahi đã tự làm một cải tiến mới mà khi đó họ đặt tên quy trình multi coating này là “Super Multi Coated” (SMC). Thế là 1 thế hệ lenses SMC ra đời và hãng Asahi nói rằng lớp coating của họ có đến 9 lớp (layer). Carl Zeiss tại thời điểm đó cũng sử dụng cùng 1 quy trình multi coating nhưng hóa chất sử dụng thì khác với Asahi và hãng đặt tên cho lớp multi coating mới này là T* vào năm 1973 (trước đó Zeiss có lớp coating gọi là T chỉ là single coating). Việc này đã làm tăng sự cạnh tranh không chỉ giũa hai hãng mà một loạt những đại gia khác như Nikon, Canon, Leitz và Fuji cũng nhảy vào trong đó Fuji cho biết họ sẽ sử dụng coating EBC mà họ cho rằng nó có tới 11 lớp (layer).

Đây là sơ đồ thể hiện multi coating lens:


http://lh5.ggpht.com/_IQ1yrsc2zxs/TL5UGn9867I/AAAAAAAAAQM/IJCjDPtsRVQ/coating-2.jpg

Multi coating đơn giản là sử dụng không chỉ Magnesium Fluoride (MgF2) nữa mà nhiều hóa chất khác như Calcium Fluoride (CaF2) và một số Oxit kim loại như Oxit của nhôm . Về nguyên tắc cơ bản thì lớp multi coating này cũng phải tạo ra bề mặt đúng bằng ¼ bước sóng để có thể triệt tiêu phản xạ. Cho nên việc lựa chọn nhiều loại hóa chất có trị số tán xạ từ thấp đến cao và được tráng phủ cẩn thận sao cho độ dày của tất cả các lớp phủ đều đạt dộ dày (thickness) thích hợp.


1. Multi Coating lens và Single Coating lens khác nhau thế nào?

Về bản chất thì chúng khác nhau về trị số tán xạ. Nếu như single coating ở bước sóng 550 nm thì multi coating bao rộng 1 dải từ 400nm đến 700nm. Và multi coating lens khi ánh sáng chiếu vào có thiên hướng tối hơn single coating lens.

2. Vậy khi ta nhìn thấy ánh sáng phản xạ của lens có nhiều màu thì lens đó là multi coating phải không?

Câu trả lời là không. Dù là Single hay Multi coating thì cũng có thể thấy được ánh sáng phản xạ có nhiều màu. Để phân biệt sự khác nhau giữa 2 loại coating này ta phải so sánh độ sáng của lớp coating mà thông thường thì single coating sẽ sáng hơn multi coating.

3. Multi Coating tốt hơn Single Coating nhiều không?

Phải khẳng định rằng sự khác nhau là không nhiều. Nếu có sự khác biệt lớn thì đó là giữa 1 cái lens không được coating và 1 cai lens được coating. Multi coating hay single coating về bản chất là làm sao để ánh sáng đi qua lens là nhiều nhất nên về mặt hiệu quả thì multi coating có phần nhỉnh hơn và do đó cũng mắc hơn. Đó là với hệ thống lens đơn giản không cầu kỳ. Sự khác biệt bắt đầu trở nên lớn hơn khi zoom hoặc tele lens sử dụng hệ thống thấu kính phức tạp gồm nhiều lớp thấu kính hội tụ và phân kỳ. Vì bản thân hệ thống thấu kính này khi ánh sáng đi vào sẽ tạo ra sự phản xạ nội tại. Cho nên với hệ thống lens phức tạp Multi coating hiệu quả hơn nhiêu so với single coating. Và hiệu quả này càng tăng lên đáng kể tỉ lệ thuận với số lớp (layer) của multi coating lens.

4. Lớp coating có đóng vai trò làm màu sắc đúng hơn không?


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6f/Lens_flare_scheme_en.svg/400px-Lens_flare_scheme_en.svg.png

Không hoàn toàn không. Nhiệm vụ chuyển tải màu sắc đúng hay không đúng là do chất lượng thấu kính chứ không phải lớp coating. Nói cách khác bạn ảnh không thể khập khiểng đánh giá 1 cái lens qua lớp coating được mà phải đánh giá qua nhiều yếu tố như vật liệu làm thấu kính, quy trình giảm nhiệt… Nhưng cũng xin nói thêm là về ảnh màu bạn ảnh chuộng sử dụng Multi coating lens là bởi vì Multi coating lens làm giảm flare là nguyên nhân làm giảm tương phản (contrast) của ảnh màu. Còn trong ảnh đen trắng thì Single coating lens và Multi coating lens không khác nhau là mấy vì việc tăng giảm tương phản của ảnh đen trắng xem ra dễ hơn nhiều so với ảnh màu.


References:
1. Rick Oleson- article ‘ How Lens Coating Work’, no date, http://rick_oleson.tripod.com/index-166.html.
2. Refractive Index, article from Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Refractive_index.
3. Alexander Smakula, article from Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Katherine_Blodgett
4. Katherine_Blodgett, article from Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Katherine_Blodgett
5. Gabriel, Glass metal and Silicium, 3 Feb 2009, http://gabriel.mp3-tech.org/blog/index.php?entry=entry090203-153355
6. Optical Coating, article from Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_coating

Xin các bạn đóng góp ý kiến cho tôi để tôi có thể hoàn thiên kiến thức hơn cũng như chỉ cho tôi những sai sót nếu các bạn tìm thấy trong bài viết của tôi. Rất chân thành cảm ơn.
Địa chỉ email : khuongtran87@yahoo.com

khuongmetal
16-10-2010, 12:21 PM
Như vậy là mình viết xong 2 phần. Ở phần 3 mình sẽ trao đổi 1 số câu hỏi như lớp coat có giúp cho hình ảnh đẹp hơn không. Lớp coat có màu khác nhau có làm cho ảnh bị ám màu không. Sự khác nhau giữa single coating lens và multi coatling lens. Lens có multil coating thì có chụp đẹp hơn lens chỉ có single coating. Và lớp coating ảnh hưởng thế nào tới sự chính xác của màu sắc. Sau khi thảo luận xong ở phần 3 mình hy vọng các bạn có thể hiểu hơn về lớp coating của lén mà có những đánh giá đúng về chất lượng lens.

haccuibap
16-10-2010, 03:11 PM
hehe bay gio moi hieu !

11002
17-10-2010, 12:30 PM
Bài viết hữu ích lắm bạn, nhưng hình minh họa không hiển thị, bạn xem lại giúp.
Cám ơn nhiều

khuongmetal
19-10-2010, 07:23 AM
Cám ơn bác Toại em đã coi và sửa link của ảnh. Tối nay nhất định sẽ viết xong phần 3.

maithaohuan
19-10-2010, 07:49 AM
Bác khuongmetal nên viết thêm phần 4 nữa cho nó phong phú : tại sao lớp tráng coating trên lens hay bị nhạt màu theo năm tháng.

Dù sao em cũng rất cám ơn bài viết rất hay của bác !

Thân !

khuongmetal
20-10-2010, 09:38 AM
Mình đã viết xong phần 3. Mình hy vọng là bài viết của mình có ích. Cám ơn mọi người đã theo dõi.

haccuibap
20-10-2010, 10:30 AM
hay qua ! thanks !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

vincentvvn
20-10-2010, 02:20 PM
quá xuất sắc và chi tiết, cảm ơn bác nhiều. Nếu phải đọc mấy cái reference thì không biết bao giờ mới đạt được lượng kiến thức cô đọng như trên của bác. Again, tks

trung81187
21-10-2010, 09:24 PM
Bài viết rất hữu ích, trước em cũng hiểu sơ sơ về vấn đề này nhưng qua bài viết của bác em cảm thấy hiểu thấu đáo hơn về cả lịch sử và cơ chế hoạt động của các lớp coating trên lens.
Cảm ơn bác rất nhiều!

smilingman82
23-10-2010, 12:21 AM
Cám ơn bác Toại em đã coi và sửa link của ảnh. Tối nay nhất định sẽ viết xong phần 3.

bác nghiên cứu tiếp xem cơ chế lớp MC hay C bị mốc, rễ tre ntn được k ạ....................do vi khuẩn ăn mòn, nấm mốc tiết hóa chất ăn mòn hay có phản ứng hóa học nào xảy ra ....thank pak

khuongmetal
23-10-2010, 08:28 AM
Câu hỏi của bác rất thú vị đó. Nó liên quan đến nấm (fungus) và 1 số hóa chất khác như axit. Nếu tối nay em rãnh sẽ nghiên cứu vấn đề này. Nhưng không chỉ dừng lại ở việc lens coating mà cả về lens nữa. Em sẽ tìm hiểu xem tại sao nấm mốc lại xuất hiện ở lens. Nhưng em có thể nói chắc với bác rằng không có cái gì đảm bảo chắc chắn rằng 1 cái lens sẽ không bị mốc. Cho dù bác có bỏ vào tủ hút ẩm hay dùng silicagel (hạt hút ẩm) thì vẫn có thể bị nấm như thường. Vậy nhé bác. Em sẽ cố gắng viết sớm nhất có thể.

ledohung
23-10-2010, 08:51 AM
Cảm ơn bác khuongmetal rất nhiều về sự chia sẻ rất nhiệt tình của bác^^. Mong bác sớm có bài viết tiếp theo:D

tungh
23-10-2010, 09:07 AM
Quá tuyệt! Cảm ơn bác Khương!

thieulam0234
23-10-2010, 10:17 AM
bài viết của bác rất hay, e cám ơn bác nhiều ạh...e đang ngồi bắt ghế tiếp tục đợi bài chống nấm của bác

0904223800
23-10-2010, 06:46 PM
Bài viết rất hay, cám ơn

xkhoax
27-02-2012, 11:41 PM
Không thấy ai nói tiếp về vấn đề mốc rễ và sự tác động của các chất hóa học lên bề mặt coating nhỉ, ko biết các chất tẩy rửa thông thường (dầu gội, nước rửa chén, xà bông...) có làm hư lớp coating không?

damvantam702
01-03-2012, 09:40 AM
thấy trên cái lens ghi multi coating. Giờ mới hiểu. Cảm ơn bác chủ thớt

caveman_ktpd
01-03-2012, 09:22 PM
lớp coating thôi mà cũng phức tạp thế,
hèn chi mấy cái lens nó mắc vậy.

David.Nguyen
10-04-2013, 04:31 PM
Cho mình hỏi là lớp coating họ tráng phủ cả thấu kính trước, sau và mấy thấu kính bên trong luôn à.

Mình có cái lens cũ thấu kính sau cùng có 1,2 đốm nhỏ, mình không biết có phải lớp coating bị bong ko, làm sao để nhận dien lop coating bị bong nhẹ.

Thank các bác,

gupgup
15-04-2013, 04:20 PM
có bác nào rành về màu sắc của coating giúp em với ạ:
với lớp coating có màu xanh lá, xanh tím, hồng nhạt thì cho ảnh khác nhau như thế nào ạ?
em dùng zuiko 50 1.8 MC coating màu hồng nhưng lắp filter koide MC-1b có coating màu xanh lá, chụp ngoài sáng thì không thấy rõ lắm chứ chụp trong nhà với đèn vàng/neon thì thấy ảnh lên ám màu xanh lá ghê lắm. Không biết có phải do filter không :-? chụp da người ngoài sáng thì hơi vàng chút.
Vậy cho e hỏi filter trên có tác dụng chụp trong những hoàn cảnh nào, chẳng lẽ chụp cây cối rừng rậm ạ :-?
vậy filter chụp để trời xanh hơn thì sẽ có màu gì ạ?