Lapisan optik untuk kamera, lensa dan sistem pencitraan

Sepanjang perkembangan teknologi fotografi dan pencitraan, lapisan optik selalu memainkan peran "pahlawan tak terlihat".Dari lensa tunggal kamera film awal sampai modul optik yang kompleks dari kamera refleks lensa tunggal profesional saat ini, kamera tanpa cermin dan sistem pencitraan industri, lapisan optik telah mendorong kinerja optik lensa ke ekstrem dengan mengatur refleksi,karakteristik pembiasan dan penyerapan cahayaFilm khusus yang menutupi permukaan komponen optik, meskipun ketebalannya sering diukur dalam nanometer, secara langsung menentukan kejelasan gambar,Reproduksi warna dan tingkat pemanfaatan cahaya, dan telah menjadi teknologi inti yang sangat diperlukan untuk sistem pencitraan modern.

Nilai inti dari pelapis optik terletak pada kontrol yang tepat dari kerugian yang melekat selama penyebaran cahaya.Permukaan kaca optik yang tidak dilapisi akan mengalami kehilangan refleksi sekitar 4% karena perbedaan indeks bias antara udara dan kacaLensa kamera dengan beberapa kelompok lensa, tanpa perlindungan lapisan dapat mengumpulkan kehilangan refleksi lebih dari 30%.Hal ini tidak hanya menyebabkan kecerahan gambar yang tidak cukup tetapi juga menyebabkan "silau" dan "ghosting" karena banyak refleksi antara lensaPelapis optik, melalui prinsip interferensi film tipis,membuat cahaya yang dipantulkan saling membatalkan sementara meningkatkan intensitas cahaya yang dikirimkan, secara mendasar memecahkan masalah ini.

Menurut persyaratan fungsional, lapisan optik dalam kamera dan sistem pencitraan telah membentuk sistem yang beragam, di antaranya film anti-refleksi, film anti-refleksi,film filter dan film tahan aus adalah yang paling umum. Lapisan anti-refleksi adalah jenis yang paling banyak digunakan. Konsep desainnya adalah untuk mendepositkan beberapa lapisan film dielektrik dengan indeks refraksi yang berbeda (seperti silikon dioksida,Titanium dioxide) pada permukaan lensa, sehingga fase cahaya yang dipantulkan pada permukaan atas dan bawah film berlawanan, sehingga mencapai pembatalan interferensi.Lapisan anti-refleksi berkualitas tinggi dapat mengurangi reflektivitas permukaan tunggal menjadi kurang dari 0Untuk lensa tele yang terdiri dari beberapa lensa, mereka dapat meningkatkan total transmisi cahaya dari 70% menjadi lebih dari 95%, membuat gambar lebih terang dan lebih rinci dalam kondisi cahaya rendah.Film anti-refleksi ungu-biru atau hijau yang biasa kita lihat saat ini adalah presentasi visual setelah beberapa lapisan media ditumpuk.

Film anti-refleksi dan film filter berperan dalam memenuhi persyaratan pencitraan tertentu.melalui superposisi bahan dengan indeks refraksi tinggi (seperti seng sulfida), membuat reflektivitas panjang gelombang cahaya tertentu melebihi 90%, memastikan citra pencari yang jelas.film filter dengan tepat mengontrol fluks cahaya dari tiga warna utama - merah, hijau dan biru - melalui penyerapan dan transmisi selektif, mencapai reproduksi warna yang realistis.film filter khusus juga dapat menyaring cahaya liar, memungkinkan hanya cahaya dari panjang gelombang target untuk melewati, sehingga menyoroti cacat halus dari objek yang diperiksa.

Selain regulasi kinerja optik, lapisan tahan aus dan pelindung juga merupakan "penjaga" lensa.sidik jari dan erosi lingkungan selama penggunaanLapisan tahan haus yang mengandung fluor atau silikon dioksida dapat membentuk lapisan pelindung dengan kekerasan H atau lebih pada permukaan lensa yang tidak hanya dapat menahan keausan sehari-hari,tapi juga mengurangi adhesi sidik jari dan memudahkan pembersihan. Imaging equipment used in extreme environments (such as outdoor exploration cameras and aerospace remote sensing lenses) also features special protective coatings that can resist high and low temperatures as well as chemical corrosion, memastikan operasi sistem optik yang stabil.

Teknologi persiapan pelapis optik telah lama berkembang dari penguapan vakum awal ke proses presisi tinggi saat ini seperti magnetron sputtering dan deposisi sinar ion.Teknologi penyemprotan magnetron dapat mempersiapkan film multilayer dengan kesalahan ketebalan kurang dari 1 nanometer dengan membombardir bahan target dengan ion energi tinggi, menyebabkan atom bahan target disimpan secara merata di permukaan lensa, memenuhi persyaratan desain optik yang kompleks.Deposisi sinar ion dapat lebih meningkatkan kepadatan dan adhesi film, membuat lapisan kurang mungkin untuk jatuh selama penggunaan jangka panjang.Aplikasi proses canggih ini memungkinkan lapisan lensa modern untuk secara bersamaan mencapai beberapa fungsi seperti peningkatan transparansi, tahan aus, dan tahan air, membentuk sistem "lapisan optik komposit".

Dengan perkembangan teknologi pencitraan menuju resolusi tinggi, miniaturisasi dan kecerdasan, pelapis optik juga terus membuat terobosan.Dalam lensa periskop kamera ponsel, lapisan nano ultra tipis dan ringan telah memecahkan masalah kehilangan optik dari lensa berukuran kecil.lapisan khusus untuk pita inframerah atau ultraviolet memungkinkan kamera untuk menangkap cahaya kosmik yang tidak terlihat oleh mata manusiaDalam perangkat pencitraan yang dibantu AI, optimasi kolaboratif lapisan dan algoritma lebih meningkatkan rentang dinamis dan rasio sinyal-ke-noise gambar.

Dari era film sampai era digital, setiap kemajuan dalam pelapis optik telah mendorong lompatan dalam kualitas gambar.menggunakan kontrol tingkat nanometer yang tepat untuk membuat cahaya lebih baik melayani persyaratan pencitraanDi masa depan, dengan pengembangan bahan baru (seperti bahan dua dimensi) dan proses baru,lapisan optik akan mencapai kontrol spektrum yang lebih tepat dan kemampuan adaptasi lingkungan yang lebih baik, membuka ruang aplikasi yang lebih luas untuk kamera, lensa dan berbagai sistem pencitraan, dan terus menulis legenda "invisibilitas" di dunia cahaya dan bayangan.