Il termine multicoating indica l’applicazione di più strati sottilissimi di materiali ottici sulle superfici delle lenti. Questi rivestimenti sono progettati principalmente per ridurre i riflessi, aumentare la trasmissione della luce e migliorare contrasto, fedeltà cromatica e nitidezza dell’immagine.
Il multicoating viene impiegato nei cannocchiali da puntamento, binocoli, telescopi terrestri, telemetri, collimatori e dispositivi ottici destinati all’osservazione. Trattamenti analoghi, ma progettati per differenti lunghezze d’onda, vengono applicati anche alle lenti in germanio dei visori termici.
Non esiste un unico multicoating universale. Numero degli strati, materiali, spessore e metodo di deposizione vengono scelti in funzione del vetro, della superficie, dell’intervallo spettrale e delle prestazioni richieste.
Perché una lente non trattata riflette la luce
Quando la luce passa dall’aria al vetro, una parte attraversa la superficie, mentre una parte viene riflessa. Su un comune vetro ottico non trattato, la perdita può essere indicativamente vicina al 4% per ogni superficie aria-vetro, anche se il valore cambia con l’indice di rifrazione e con l’angolo d’incidenza.
Una singola lente possiede due superfici. Un cannocchiale o un binocolo contiene numerosi elementi e può quindi presentare molte superfici attraversate dalla luce. Se nessuna di queste fosse trattata, le perdite si sommerebbero e una parte significativa della luminosità non raggiungerebbe l’occhio.
Le riflessioni interne possono inoltre generare:
- riduzione del contrasto;
- immagini fantasma;
- aloni intorno alle sorgenti luminose;
- abbagliamento;
- perdita dei dettagli nelle ombre;
- dominanti cromatiche;
- minore leggibilità del bersaglio controluce.
Come funziona un trattamento antiriflesso
Un rivestimento antiriflesso è formato da strati trasparenti il cui indice di rifrazione è differente da quello del vetro. Ogni strato possiede uno spessore estremamente ridotto, confrontabile con la lunghezza d’onda della luce.
Le onde riflesse dalle diverse interfacce possono essere portate a interferire tra loro in modo distruttivo. Una parte delle riflessioni viene così annullata e una maggiore quantità di luce attraversa la lente.
Un trattamento a singolo strato può essere molto efficace in corrispondenza di una specifica lunghezza d’onda, ma meno efficiente sul resto dello spettro visibile. Sovrapponendo più strati con indici e spessori differenti è possibile estendere l’effetto antiriflesso su una banda più ampia.
Che cosa significa multicoating
Nel linguaggio commerciale, multicoating significa normalmente che almeno una superficie ottica è stata trattata con più strati antiriflesso. La definizione, da sola, non indica però quante superfici siano state rivestite.
Le diciture più diffuse sono:
- Coated: almeno una superficie possiede un trattamento antiriflesso;
- Fully coated: tutte le superfici aria-vetro risultano trattate, generalmente con un singolo strato;
- Multi-coated: almeno una superficie possiede un trattamento multistrato;
- Fully multi-coated: tutte le superfici aria-vetro sono normalmente dotate di trattamento multistrato.
Queste espressioni rappresentano convenzioni commerciali e non descrivono completamente la qualità del sistema. Due ottiche dichiarate fully multi-coated possono utilizzare materiali, processi e progettazioni molto differenti.
Struttura di un rivestimento multistrato
Un multicoating può essere costituito da pochi strati oppure da numerose deposizioni sovrapposte. Ciascun materiale viene scelto per il proprio indice di rifrazione, la trasparenza e la compatibilità con il substrato.
Un progetto multistrato deve controllare:
- riflettanza alle diverse lunghezze d’onda;
- trasmissione complessiva;
- neutralità del colore;
- comportamento agli angoli d’incidenza;
- adesione al vetro;
- resistenza all’umidità;
- stabilità termica;
- durata meccanica.
Il numero degli strati non deve essere considerato isolatamente. Un rivestimento con un numero elevato di deposizioni ma progettato o applicato male può offrire prestazioni inferiori a un sistema più semplice ma ottimizzato correttamente.
Deposizione sotto vuoto
I rivestimenti vengono generalmente applicati all’interno di camere sotto vuoto. Il materiale viene vaporizzato o trasformato in particelle energetiche che si depositano sulla lente formando film estremamente sottili.
Tra le tecnologie utilizzabili rientrano:
- evaporazione termica;
- evaporazione mediante fascio elettronico;
- sputtering;
- deposizione assistita da ioni;
- processi al plasma;
- tecnologie proprietarie sviluppate dai produttori.
La deposizione assistita permette di ottenere strati compatti, uniformi e ben aderenti. Spessore e composizione devono essere controllati con grande precisione, perché variazioni minime possono modificare la risposta ottica.
Trasmissione della luce
La trasmissione esprime la percentuale di luce che attraversa il sistema. È importante distinguere tra:
- trasmissione di una singola superficie;
- trasmissione di una lente;
- trasmissione dell’intero strumento;
- trasmissione a una determinata lunghezza d’onda;
- trasmissione media nell’intero spettro visibile.
Una percentuale molto elevata riferita a una sola superficie non rappresenta automaticamente la prestazione complessiva del cannocchiale. La luce deve attraversare tutte le lenti, gli eventuali prismi, il reticolo e gli altri elementi del sistema.
Per confrontare due ottiche è necessario verificare che i valori dichiarati siano stati ottenuti con criteri equivalenti.
Contrasto e riduzione dei riflessi
Il vantaggio del multicoating non consiste soltanto nell’aumento della luminosità. Riducendo la luce parassita, il trattamento può migliorare il contrasto e rendere più leggibili i dettagli fini.
Questo effetto è particolarmente importante:
- all’alba e al tramonto;
- durante l’osservazione in controluce;
- nel bosco con zone alternate di luce e ombra;
- con il sole basso sull’orizzonte;
- quando sono presenti riflessi sull’acqua o sulla neve;
- nell’osservazione di selvatici con mantello poco contrastato rispetto allo sfondo.
Un’ottica con elevata trasmissione ma scarso controllo della luce diffusa può offrire un’immagine luminosa ma poco incisiva. La qualità dipende quindi dall’equilibrio tra trasmissione, contrasto, correzione delle aberrazioni e controllo interno dei riflessi.
Fedeltà cromatica
Un trattamento dovrebbe trasmettere in modo equilibrato le diverse componenti dello spettro visibile. Se alcune lunghezze d’onda vengono attenuate più di altre, l’immagine può assumere una dominante gialla, verde, blu o rossastra.
In alcuni sistemi il profilo di trasmissione viene deliberatamente ottimizzato per aumentare il contrasto in determinate condizioni. Questo non significa necessariamente che i colori siano perfettamente neutri.
La fedeltà cromatica è particolarmente importante nei binocoli da osservazione, mentre in un cannocchiale da puntamento può essere privilegiata la capacità di distinguere rapidamente il bersaglio dallo sfondo.
Il colore dei riflessi sulla lente
Le lenti multitrattate possono mostrare riflessi verdi, blu, viola, ambra o rossastri. Si tratta della parte di luce che il rivestimento continua a riflettere.
Il colore visibile non permette di stabilire:
- quanti strati siano presenti;
- quanta luce venga trasmessa;
- se tutte le superfici siano trattate;
- la resistenza del rivestimento;
- la qualità complessiva dell’ottica.
Un riflesso molto intenso e appariscente non è necessariamente indice di prestazioni superiori. Un trattamento efficace può produrre riflessi relativamente deboli e differenti secondo l’angolo di osservazione.
Multicoating nei cannocchiali da puntamento
In un cannocchiale da puntamento il multicoating interessa gli elementi dell’obiettivovo, il gruppo di ingrandimento, le lenti interne e l’oculare. La qualità del trattamento contribuisce a mantenere contrasto e leggibilità del reticolo nelle condizioni di luce difficili.
Le prestazioni complessive dipendono anche da:
- diametro dell’obiettivo;
- pupilla d’uscita;
- ingrandimento selezionato;
- qualità del vetro;
- correzione delle aberrazioni;
- diaframmi interni;
- annerimento delle superfici;
- geometria del tubo;
- qualità del reticolo.
Un grande obiettivo non può compensare completamente un trattamento antiriflesso poco efficiente, così come un multicoating eccellente non può correggere una progettazione ottica mediocre.
Multicoating nei binocoli
Un binocolo contiene numerose superfici ottiche e può trarre grande beneficio da un trattamento completo. Oltre alle lenti, devono essere considerati i prismi.
Nei modelli con prismi a tetto possono essere presenti rivestimenti differenti:
- trattamenti antiriflesso: aumentano la trasmissione sulle superfici aria-vetro;
- correzione di fase: migliora contrasto e risoluzione compensando gli sfasamenti introdotti dal prisma;
- rivestimenti riflettenti: aumentano l’efficienza delle superfici che devono riflettere la luce;
- strati dielettrici: permettono un’elevata riflettività su un ampio intervallo dello spettro.
Questi trattamenti svolgono funzioni diverse. La dicitura fully multi-coated riferita alle lenti non garantisce automaticamente la presenza di correzione di fase o rivestimenti dielettrici sui prismi.
Trattamenti idrofobici e oleofobici
Le superfici esterne possono ricevere rivestimenti aggiuntivi progettati per respingere acqua, grasso e sporco. Questi trattamenti non svolgono la stessa funzione del multicoating antiriflesso, anche se possono essere integrati nello stesso sistema.
Un rivestimento idrofobico può:
- favorire lo scorrimento delle gocce d’acqua;
- ridurre l’adesione dello sporco;
- facilitare la pulizia;
- limitare le impronte digitali;
- proteggere gli strati ottici sottostanti.
Non rende però l’immagine perfettamente nitida sotto la pioggia intensa e non sostituisce la corretta protezione dell’ottica.
Trattamenti antigraffio
Alcuni sistemi prevedono uno strato esterno più resistente all’abrasione. Nessun rivestimento rende comunque una lente completamente immune ai graffi.
Le particelle di sabbia e polvere minerale possono essere più dure dello strato superficiale. Strofinarle con un panno può produrre micrograffi permanenti.
La resistenza dichiarata deve inoltre essere distinta dalla durezza del vetro sottostante. Un rivestimento sottile può proteggere dalle abrasioni leggere, ma non dagli urti o dai contatti con oggetti appuntiti.
Multicoating nelle ottiche termiche
Anche le lenti dei visori termici ricevono trattamenti antiriflesso multistrato, ma questi vengono progettati per bande diverse dalla luce visibile.
Un obiettivo in germanio destinato a un sensore LWIR deve trasmettere soprattutto radiazioni comprese indicativamente tra 8 e 14 micrometri. I materiali e gli spessori del rivestimento sono quindi differenti da quelli utilizzati su un binocolo o su un cannocchiale diurno.
Il colore visibile del trattamento applicato al germanio non indica direttamente la sua efficienza nell’infrarosso.
Multicoating nei telemetri laser
Un telemetro deve trasmettere sia la luce utilizzata per l’osservazione sia la lunghezza d’onda del laser. Il trattamento viene quindi progettato per gestire entrambe le funzioni.
Una bassa trasmissione nella banda del laser potrebbe ridurre la quantità di energia che raggiunge il bersaglio o ritorna al sensore, influenzando la distanza utile e la capacità di misurare superfici poco riflettenti.
Multicoating e visione crepuscolare
Durante il crepuscolo la quantità di luce disponibile diminuisce e la sensibilità cromatica dell’occhio cambia. Un buon multicoating aiuta a conservare la luce e il contrasto, ma non può generare luminosità aggiuntiva.
Le prestazioni dipendono dalla combinazione di:
- trasmissione dell’intero sistema;
- diametro dell’obiettivo;
- ingrandimento;
- pupilla d’uscita;
- contrasto interno;
- qualità dell’occhio dell’utilizzatore;
- condizioni atmosferiche.
Il cosiddetto fattore crepuscolare è un valore geometrico calcolato da ingrandimento e diametro dell’obiettivo. Non considera la qualità del vetro, la trasmissione o l’efficacia dei rivestimenti.
Resistenza all’umidità e agli sbalzi termici
Le ottiche da caccia vengono utilizzate sotto pioggia, neve, freddo e forti variazioni di temperatura. Il rivestimento deve rimanere aderente al vetro e conservare le proprie proprietà nel tempo.
Un multicoating di qualità viene progettato e collaudato per resistere a:
- umidità;
- cicli termici;
- condensa;
- pulizie ripetute;
- esposizione alla luce solare;
- abrasioni moderate;
- contaminazione da oli e residui organici.
La tenuta stagna e il riempimento interno con gas secco impediscono l’appannamento all’interno dello strumento, ma sono caratteristiche separate dal trattamento delle lenti.
Come pulire una lente multitrattata
La pulizia deve essere eseguita evitando di trascinare particelle abrasive sulla superficie.
La procedura generale comprende:
- rimuovere la polvere con una pompetta ad aria;
- utilizzare, se necessario, un pennello ottico molto morbido;
- applicare un liquido specifico per lenti sul panno e non direttamente nell’ottica;
- passare delicatamente un panno in microfibra pulito;
- evitare movimenti energici e pressioni eccessive;
- lasciare asciugare la superficie prima di applicare i coprilenti.
Non devono essere utilizzati carta comune, tessuti sporchi, detergenti domestici, solventi aggressivi o prodotti abrasivi. Anche il contatto ripetuto con le dita può lasciare residui grassi difficili da rimuovere.
Come valutare il multicoating
Il consumatore difficilmente può analizzare direttamente la composizione del rivestimento. Può però valutare il comportamento complessivo dell’ottica osservando:
- contrasto in controluce;
- presenza di immagini fantasma;
- fedeltà dei colori;
- leggibilità dei dettagli nelle ombre;
- uniformità dell’immagine;
- qualità ai bordi del campo;
- facilità di pulizia;
- resistenza del trattamento nel tempo.
La debolezza o il colore del riflesso frontale non sono sufficienti per classificare un’ottica. La valutazione dovrebbe essere effettuata nelle condizioni reali di utilizzo, possibilmente confrontando strumenti con ingrandimento e diametro simili.
Vantaggi del multicoating
- maggiore trasmissione della luce;
- riduzione dei riflessi interni;
- miglioramento del contrasto;
- minore formazione di immagini fantasma;
- migliore leggibilità in controluce;
- possibile aumento della fedeltà cromatica;
- prestazioni superiori al crepuscolo;
- possibilità di integrare protezioni idrofobiche e antigraffio.
Limiti e aspetti da considerare
- la dicitura multicoating non indica automaticamente tutte le superfici trattate;
- non esiste uno standard commerciale unico per le denominazioni;
- il numero degli strati non determina da solo la qualità;
- il colore dei riflessi non misura la trasmissione;
- i trattamenti possono essere danneggiati da pulizie scorrette;
- il rivestimento non corregge difetti del progetto ottico;
- la trasmissione deve essere riferita all’intero sistema;
- rivestimenti per luce visibile e infrarosso non sono intercambiabili.
Considerazioni finali
Il multicoating è uno degli elementi fondamentali nella qualità di un cannocchiale, binocolo o telemetro. Riducendo la luce riflessa sulle numerose superfici interne, permette di aumentare trasmissione, contrasto e leggibilità dell’immagine.
La sola presenza della dicitura “multi-coated” non è però sufficiente per giudicare uno strumento. È necessario considerare quante superfici siano trattate, l’efficienza nell’intero spettro, la resistenza del rivestimento e la qualità complessiva del progetto ottico.
Un multicoating ben progettato lavora insieme a vetri, prismi, diaframmi e geometria delle lenti. È questa integrazione, più del numero dichiarato di strati o del colore dei riflessi, a determinare le reali prestazioni dell’ottica nelle condizioni di caccia.
