แขกที่ไม่ได้รับเชิญ: เมื่อแสงสว่างส่องเข้ามา

ในโลกของการผลิตเลนส์ แสงเป็นเพื่อนที่ดีที่สุดของเรา จนกว่าจะเป็นเช่นนั้น ไม่ว่าคุณจะผลิตเลนส์สำหรับระบบรักษาความปลอดภัยระดับสูง ADAS ในรถยนต์ หรือกล้องเอนโดสโคปทางการแพทย์ที่ละเอียดอ่อน คุณก็รู้ดีถึงความยากลำบาก คุณออกแบบชุดองค์ประกอบกระจกที่สมบูรณ์แบบ เฉพาะเพื่อให้ลำแสงอันธพาลสะท้อนไปรอบๆ ด้านใน และสร้าง "สิ่งประดิษฐ์ทางแสง" ที่ไม่มีใครขอ1

เราเรียกแขกที่ไม่ได้รับเชิญเหล่านี้ว่า "แฟลร์" และ "โกสต์ติ้ง" ในภาพยนตร์ ภาพยนตร์ แสงแฟลร์เล็กน้อยอาจดู "มีศิลปะ" แต่ในโลกแห่งความเป็นจริงล่ะ? มันเป็นหายนะ ในการรักษาความปลอดภัย แสงแฟลร์ของไฟหน้าที่หลงทางอาจทำให้กล้องตาบอด ส่งผลให้ป้ายทะเบียนพลาด4 ในการขับขี่อัตโนมัติ (ADAS) แสง "โกสต์" อาจถูกตีความผิดโดยอัลกอริธึมว่าเป็นอุปสรรคที่แท้จริง ซึ่งนำไปสู่ไฟเบรกหลอกที่เป็นอันตราย6 และในการผ่าตัด มุมมองกล้องเอนโดสโคปที่มีหมอกหนาและวูบวาบก็เหมือนกับการพยายามขับรถฝ่าพายุหิมะ เว้นแต่ว่าชีวิตของใครบางคนกำลังตกอยู่ในอันตราย8

เพื่อขับไล่ "ผี" เหล่านี้ออกจากเลนส์ของเรา เราได้พัฒนาเทคโนโลยีการเคลือบหลายอย่าง แต่ก่อนที่เราจะพูดถึงวิธีการรักษา เรามาวิเคราะห์ปัญหากันก่อน

พบกับ "ผี" ในเลนส์ของคุณ

แสงแฟลร์และภาพซ้อนมักใช้สลับกัน แต่มีบุคลิกและ "สถานที่เกิดเหตุ" ที่แตกต่างกัน

แสงที่ปกคลุม: "ม่านสีขาว" ที่พร่ามัว

แสงแฟลร์ที่ปกคลุมเป็นเหมือนตัวทำลายอารมณ์ให้กับภาพของคุณ มันเกิดขึ้นเมื่อแหล่งกำเนิดแสงสว่างจ้าอยู่นอกกรอบภาพ แต่แสงยังคงส่องเข้าไปในเลนส์และกระจายไปทุกที่1 ผลลัพธ์? สีดำเข้มของคุณกลายเป็นสีเทาขุ่น ความเปรียบต่างหายไป และภาพทั้งหมดดูเหมือนถูกถ่ายผ่านม่านลูกไม้สีขาวบางๆ3

นี่เป็นฝันร้ายสำหรับกล้องรักษาความปลอดภัยในตอนกลางคืนหรือเลนส์รถยนต์ที่ขับรถไปชมพระอาทิตย์ตกดิน หากไม่มีการบำบัด พื้นผิวกระจกมาตรฐานจะสะท้อนแสงประมาณ 4%12 ในเลนส์ที่มีองค์ประกอบ 10 หรือ 15 ชิ้น แสง "กบฏ" นั้นจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

ผี: ปีศาจเหลี่ยม

หากแสงแฟลร์คือ "หมอกควัน" แสงหลอกก็คือ "ภาพหลอน" จุดเหล่านี้เป็นจุดแสงที่โดดเด่นและมักเป็นรูปหลายเหลี่ยม (ซึ่งมีรูปทรงของรูรับแสงของเลนส์) ซึ่งปรากฏตรงข้ามกับแหล่งกำเนิดแสงอย่างสมมาตร10

แสงหลอกเกิดจากการที่แสงสะท้อนไปมาระหว่างพื้นผิวภายในเลนส์3 สำหรับเลนส์ซูมที่ซับซ้อนหรือกล้องส่องทางไกลทางการแพทย์ที่มีกำลังขยายสูงซึ่งมีชั้นกระจกหลายชั้น การเก็บ "ผี" เหล่านี้ไว้เฉยๆ ก็เหมือนกับการเล่นเกมพินบอลที่มีเดิมพันสูง

เซ็นเซอร์/แสงแฟลร์จุดสีแดง: ความพิเศษทางดิจิทัล

ในยุคดิจิทัล เรามีปัญหาใหม่: ตัวเซ็นเซอร์เองก็เป็นเหมือนกระจกเงา1 แสงตกกระทบเซนเซอร์ CMOS/CCD แล้วสะท้อนกลับไปยังชิ้นเลนส์ด้านหลัง จากนั้นจึงสะท้อนกลับไปยังเซนเซอร์อีกครั้ง10 ซึ่งมักจะสร้างรูปแบบของจุดสีแดงหรือจุดสว่างรอบๆ แหล่งกำเนิดแสง ซึ่งเป็นเรื่องที่น่าปวดหัวที่พบบ่อยในการเฝ้าระวังสมัยใหม่10

3

การเคลือบป้องกันแสงสะท้อน (AR): "ความมหัศจรรย์" ของการรบกวน

อาวุธหลักของเราในการต่อสู้กับสิ่งประดิษฐ์เหล่านี้คือการเคลือบป้องกันแสงสะท้อน (AR) วิทยาศาสตร์ฟังดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์ เราใช้ธรรมชาติของคลื่นของแสงเพื่อทำให้การสะท้อน "ยกเลิกตัวเอง"17

เคล็ดลับ "ความยาวคลื่นสี่ส่วน"

ด้วยการใช้ฟิล์มกล้องจุลทรรศน์ที่มีความหนาเฉพาะเจาะจงมาก นั่นคือหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นของแสงเป้าหมาย เราจะสร้างสถานการณ์ที่แสงที่สะท้อนจากด้านบนของสารเคลือบและแสงที่สะท้อนจากกระจกข้างใต้ไม่ซิงค์กัน 180 องศา18 เมื่อพวกเขาพบกันจะทำลายซึ่งกันและกัน และพลังงานจะถูก "ผลัก" ผ่านเลนส์แทนที่จะถูกสะท้อนกลับ

กฎพื้นฐานคือ:

ความหนา = ความยาวคลื่น / (4 * ดัชนีการหักเหของแสง) 18

ชั้นเดียวกับหลายชั้น: ทำไมมากกว่าจึงดีกว่า

ในยุคแรกๆ ใช้การเคลือบชั้นเดียว (เช่น แมกนีเซียมฟลูออไรด์, MgF2) ซึ่งใช้งานได้ดีกับสีเดียว (โดยปกติจะเป็นสีเขียว) แต่สีอื่นใช้ไม่ได้ผล นี่คือสาเหตุที่เลนส์ราคาถูกมักมีโทนสีม่วงหรือสีน้ำเงิน เพราะการเคลือบใช้ไม่ได้กับสีเหล่านั้น12

เลนส์มืออาชีพยุคใหม่ใช้ "Multilayer AR" ด้วยการซ้อนวัสดุต่างๆ (เช่น ไทเทเนียมไดออกไซด์, TiO2 และซิลิคอนไดออกไซด์, SiO2) เราจึงสามารถรักษาระดับการสะท้อนให้ต่ำกว่า 0.5% หรือ 0.1% ทั่วทั้งรุ้งกินน้ำได้17

การปฏิวัตินาโน: SWC และ เอเอสซี

การเคลือบแบบดั้งเดิมต้องดิ้นรนกับเลนส์มุมกว้างที่แสงตกกระทบในมุมที่สูงชัน22 สำหรับเลนส์ "โค้ง" เหล่านี้ เราต้องการข้อดีหลักๆ นั่นก็คือ สารเคลือบนาโน

การเคลือบโครงสร้างความยาวคลื่นย่อย (SWC): การเรียนรู้จากผีเสื้อกลางคืน

แมลงเม่ามีดวงตาที่พัฒนาแล้วซึ่งไม่สะท้อนแสง ไม่เช่นนั้นผู้ล่าจะมองเห็นพวกมันในเวลากลางคืน ดวงตาของพวกเขาถูกปกคลุมไปด้วย "กรวยนาโน" เล็กๆ ที่เล็กกว่าความยาวคลื่นของแสง12

สวค เลียนแบบสิ่งนี้ แทนที่จะกระโดดจากอากาศ (ดัชนี 1.0) ไปยังกระจก (ดัชนี 1.5) แบบ "เหมือนหน้าผา" SWC จะสร้าง "ทางลาดที่ราบรื่น" แสงไม่รู้ตัวว่าส่องเข้าไปในกระจก จึงไม่สะท้อนแสง23 เป็นสุดยอดเทคโนโลยี "ซ่อนตัว" สำหรับเลนส์มุมกว้าง22

การเคลือบ Air Sphere (ASC): การดักจับแสงในฟองอากาศ

เอเอสซี เป็นชั้นที่ประกอบด้วยทรงกลมอากาศขนาดนาโน23 เนื่องจากอากาศมีดัชนีการหักเหของแสงต่ำที่สุด (1.0) ฟองอากาศเหล่านี้จึงสร้างชั้น "ดัชนีหักเหต่ำมาก" ซึ่งจะดูดซับแสงเกือบทั้งหมดที่ตกกระทบตรงกลางเลนส์23 เป็นโซลูชั่นที่สมบูรณ์แบบสำหรับกล้องวงจรปิดที่ต้องรับมือกับไฟสปอร์ตไลท์ความเข้มสูง

18

เลนส์ยานยนต์: ความปลอดภัย

สำหรับผู้ผลิตเลนส์ยานยนต์ ไม่มีทางที่จะเกิดข้อผิดพลาดได้ กล้อง ADAS คือ "ดวงตา" ของรถยนต์ แสงโกสต์ที่ปรากฏข้างรถจริงสามารถหลอกคอมพิวเตอร์ของรถให้คำนวณระยะทางผิดได้6

นอกจากนี้ เลนส์เหล่านี้ยังอยู่ในนรกอีกด้วย ต้องทนอุณหภูมิได้ตั้งแต่ -40 องศา C ถึง 85 องศา C และทนต่อการล้างรถและกรวด28 สำหรับสิ่งนี้ เราขอแนะนำ:

1. 

ไอออนบีมสปัตเตอร์ริ่ง (IBS): สิ่งนี้จะสร้างสารเคลือบที่มีความหนาแน่นจนทำหน้าที่เหมือนเกราะ ป้องกันไม่ให้ความชื้นซึมเข้าไปและป้องกันไม่ให้สารเคลือบหลุดลอกออกเมื่อความร้อนจัด17

2. 

3. 

การเคลือบแข็ง (DLC): การเพิ่มชั้น "Diamond-Like Carbon" เพื่อให้แน่ใจว่าเลนส์จะไม่เกิดรอยขีดข่วนจากเศษถนน31

4. 

กล้องเอนโดสโคปทางการแพทย์: สงครามกับหมอก

ในการผ่าตัด ศัตรูไม่ได้เป็นเพียงแสงแฟลร์—แต่ยังเป็นหมอกอีกด้วย เมื่อขอบเขตอุณหภูมิห้องเข้าสู่ร่างกายที่อบอุ่นและชื้น หมอกจะขึ้นทันที

กฎ "50 มิลลิวินาที"

ศัลยแพทย์อาศัยวิดีโอแบบเรียลไทม์ หากขอบเขตการมองเห็นหมอกหรือทำให้เกิดแสงแฟลร์ "สีขาว" จะทำให้เกิดความล่าช้าในการมองเห็นหรือการบิดเบือนของภาพ ผลการศึกษาพบว่าแม้ความล่าช้า 50 มิลลิวินาทีก็อาจส่งผลต่อการประสานงานระหว่างมือและตาของศัลยแพทย์ได้32

วิธีแก้ปัญหา?สารเคลือบซุปเปอร์ไฮโดรฟิลิก.33 ต่างจากสารเคลือบแบบ "กลัวน้ำ" (ไม่ชอบน้ำ) ที่ทำให้เม็ดน้ำขึ้น (ซึ่งทำให้เกิดการกระเจิง/ลุกเป็นไฟ) สารเคลือบซุปเปอร์ไฮโดรฟิลิกจะทำหน้าที่เหมือนฟองน้ำที่มีขนาดเล็กมาก ทำให้น้ำกระจายออกเป็นแผ่นเรียบและโปร่งใสอย่างสมบูรณ์แบบ33 หมอกกลายเป็นหน้าต่างที่ชัดเจน!

การบำรุงรักษา: อย่าฆ่า "เวทมนตร์" ของคุณด้วยลายนิ้วมือ

แม้แต่การเคลือบนาโน SWC ที่ดีที่สุดในโลกก็สามารถถูกทำลายได้ด้วยรอยนิ้วหัวแม่มือที่เป็นน้ำมันเพียงรอยเดียว น้ำมันมีดัชนีการหักเหของแสงสูงซึ่งจะ "เติมเต็ม" โครงสร้างนาโน ทำให้สารเคลือบราคาแพงของคุณกลับมาเป็นชิ้นกระจกสะท้อนแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ25

ด้วยเหตุนี้เองการเคลือบฟลูออรีน (AF) มีความสำคัญต่อองค์ประกอบภายนอกสุด สร้างพื้นผิว "ไม่ติด" ที่ช่วยไล่น้ำมันและรอยนิ้วมือ ทำให้สามารถเช็ดออกได้โดยไม่ทำให้เกิดรอยขีดข่วนกับชั้น AR ที่ละเอียดอ่อนที่อยู่ด้านล่าง23

ความคิดสุดท้าย: ปรับสมดุลแสงและเงา

แสงแฟลร์และภาพซ้อนไม่ใช่ "ข้อบกพร่อง"—เป็นเพียงฟิสิกส์ที่เล่นตลกกับเรา ด้วยการรวม AR หลายชั้นแบบดั้งเดิมเข้ากับโครงสร้างนาโนและการเคลือบป้องกันแบบพิเศษ เราจึงสามารถปรับแต่ง "ดวงตา" ที่สมบูรณ์แบบสำหรับการใช้งานใดๆ ได้

ท้ายที่สุด ในฐานะผู้ผลิตเลนส์ งานของคุณไม่ใช่แค่การผลิตกระจกเท่านั้น มันเกี่ยวกับการให้ความกระจ่างในจุดที่สำคัญที่สุด: ความปลอดภัยบนท้องถนน ความแม่นยำในห้องผ่าตัด และความระมัดระวังในเวลากลางคืน

อนาคตของทัศนศาสตร์สดใส และด้วยการเคลือบที่เหมาะสม ก็จะปราศจากแสงแฟลร์ในที่สุด