Objektiv fotoaparátu

souvislosti

objektiv fotoaparátu je vynález, který se pokouší duplikovat činnost lidského oka. Stejně jako oko, objektiv vidí obraz, zaostří ho a přenáší jeho barvy, ostrost a jas přes fotoaparát na fotografický film, který, stejně jako naše paměť, zaznamenává obraz pro zpracování a budoucí použití. Objektivy jsou vyrobeny z optického skla nebo plastu. Zaměřují světelné paprsky tím, že je lámou nebo ohýbají tak, aby se setkaly nebo sbíhaly ve společném bodě.

jednoduchý objektiv“ vidí “ dobře skrz jeho střed, ale jeho vidění kolem okrajů má tendenci se rozmazávat. Rozmazání, změny barev, zkreslení čar a barevné svatozáře kolem objektů jsou způsobeny vadami čočky nazývanými aberace. Některé aberace mohou být korigovány v jednoduché čočce tvarováním jednoho nebo obou povrchů, takže jsou asférické; asférické křivky se liší jako křivky paraboly, spíše než zůstat konstantní jako zakřivení koule. Objektiv fotoaparátu snižuje účinky aberací nahrazením jednoduchého objektivu skupinou čoček nazývaných čočkové prvky, což jsou čočky různých tvarů a vzdáleností oddělení. Čočka se stává složitější, jak je dosaženo větší korekce vidění. Objektiv bude také složitější v závislosti na velikosti clony-otvoru, který umožňuje průchod světla-a rozsahu úhlů, které „vidí“.“Design objektivu se spoléhal na umění optika a značné experimenty. Dnes mohou počítačové programy upravit tvarování a rozestup prvků čoček, určit jejich účinky na sebe a vyhodnotit náklady na výrobu čoček.

čočkové prvky jsou obvykle popsány svým tvarem. Konvexní čočka se zakřivuje směrem ven; bikonvexní čočka se zakřivuje směrem ven na obou stranách a plano-konvexní čočka je na jedné straně plochá a na druhé straně zakřivená. Existují také konkávní leny, bikonkávní a plano-konkávní čočky. Prvky nejsou nutně symetrické a mohou se zakřivovat více na jedné straně než na druhé. Zesílení středu čočky vzhledem k jeho okrajům způsobuje, že světelné paprsky se sbíhají nebo zaostřují. Objektivy se silnými hranami a tenkými středy rozptylují světelné paprsky. Komplexní objektiv fotoaparátu obsahuje řadu prvků speciálně seskupených. Kombinace složení, tvaru a seskupení prvků maximalizuje vlastnosti ohybu světla jednotlivých prvků pro vytvoření požadovaného obrazu. Objektiv je zaostřen pohybem blíže nebo dále od filmu nebo ohniskové roviny. Objektiv může být zkroucený, což způsobí, že se prvky čočky pohybují dovnitř a ven podél spirálového závitu, který je opracován do pouzdra čočky. Kroucení objektivu také pohybuje stupnicí na krytu, která ukazuje vzdálenost nejlepšího zaostření.

zarážka nebo membrána je specializovaná část čočky. U jednoduchých fotoaparátů je zarážka pevná zarážka nebo kroužek z černého plechu, který je trvale nastaven před objektivem. Krabicové kamery, studiové kamery a některé kamery evropské výroby používají posuvnou zarážku, což je kovový pás, který klouže přes přední část objektivu mezi drážkami. Má dva nebo více otvorů různých velikostí, které jsou otvory. Objektivy s proměnným dorazem mají na vnější straně držáku objektivu opracovaný kroužek, potištěný čísly f-stop. Otočením tohoto kroužku lze membránu otevřít nebo zavřít. Tato clona duhovky funguje podobně jako oční duhovka, což umožňuje úpravy pro různé světelné podmínky.

objektiv v kompaktním fotoaparátu je obvykle univerzální objektiv s normální ohniskovou vzdáleností, který fotografuje obraz tak, jak ho vidí naše oči. Objektivy určené pro speciální účely se používají s pokročilejšími fotoaparáty. Teleobjektivy fungují podobně jako dalekohledy nebo dalekohledy a přibližují vzdálený obraz. Širokoúhlé čočky způsobují, že obraz vypadá dále; panoramatický objektiv je speciální druh širokoúhlého objektivu, který je užitečný pro fotografování širokých oblastí scenérie. Některé jednorázové fotoaparáty jsou vybaveny panoramatickými čočkami. Objektiv rybího oka je také speciální druh širokoúhlého objektivu, který záměrně zkresluje obraz, takže střední část je zvětšena a vnější detaily obrazu jsou komprimovány. Čočky rybího oka pokrývají velmi široké úhly, jako je výhled z horizontu na horizont. Dalším speciálním objektivem je objektiv s proměnným zaostřením, nazývaný také objektiv“ zoom“. Používá pohyblivé prvky objektivu k nastavení ohniskové vzdálenosti pro přiblížení blíže nebo dále od objektu. Tyto čočky jsou složité a mohou obsahovat 12 až 20 prvků objektivu; jeden objektiv s proměnným zaostřením však může nahradit několik dalších čoček. Některé kompaktní fotoaparáty mají také omezený zoom, teleobjektiv nebo širokoúhlé funkce. Fotoaparát s jedním objektivem (SLR) je vytvořen tak, aby fotograf viděl stejný pohled jako objektiv přes hledáček. To umožňuje fotografovi naplánovat obrázek, který se objeví na filmu, s flexibilitou různých výměnných objektivů.

historie

objektiv fotoaparátu se vyvinul z optických čoček vyvinutých pro jiné účely a zrál s fotoaparátem a fotografickým filmem. V roce 1568 Benátský šlechtic Daniel Barbaro umístil objektiv přes otvor v krabici s fotoaparátem a studoval ostrost obrazu a zaostření. Jeho první čočka byla z konvexních brýlí starého muže. Astronom Johann Kepler zpracoval Barbarovy experimenty v roce 1611 popisem jednoduchých a složených čoček, vysvětlením obrácení obrazu a zvětšením obrazů seskupením konvexních a konkávních čoček.

v roce 1800 měly první krabicové kamery objektiv namontovaný v otvoru v krabici. Objektiv převrátil obraz na desku citlivou na světlo na zadní straně krabice. K otevření objektivu nebyla žádná závěrka; místo toho byl na několik sekund nebo déle odstraněn kryt objektivu, aby se deska odhalila. Zlepšení citlivosti desky vyžadovalo způsoby kontroly expozice. Masky s otvory různých velikostí byly vyrobeny pro vložení do blízkosti objektivu. Clona clony byla také vyvinuta pro ovládání clony. Jeho kovové listy jsou otevřené a blízko sebe, aby vytvořily kruhový otvor, který se může měnit v průměru.

v roce 1841 navrhl Joseph Petzval z Vídně portrétní objektiv s rychlou clonou. Dříve byly čočky vyrobené pro kamery daguerrotypie nejvhodnější pro fotografování krajiny. Petzvalův objektiv umožnil pořizovat portréty desetkrát rychleji a fotografie byla méně rozmazaná. V roce 1902 vyvinul Paul Rudolph objektiv Zeiss Tessar, považovaný za nejoblíbenější, jaký kdy byl vytvořen. V roce 1918 vyrobil objektiv Plasmat, který může být nejlepším objektivem fotoaparátu, jaký kdy byl vyroben. Rudolfa krátce následoval Max Berek, který navrhl ostré, rychlé objektivy, které byly ideální pro miniaturní fotoaparáty.

Mezi další zásadní vývoj v historii čoček patří technologie nanášení čoček, použití skla vzácných zemin a výpočetní metody umožněné počítačem. Katharine B. Blodgett vyvinul techniky pro tenké povlakové čočky s mýdlovým filmem, aby odstranil odraz a zlepšil propustnost světla v roce 1939. C. Hawley Cartwright pokračoval v Blodgettově práci použitím povlaků kovových fluoridů, včetně odpařeného hořčíku a vápníku, které byly silné čtyři miliontiny palce.

Design

Design objektivu fotoaparátu začíná identifikací fotografa, který jej použije. Když je trh identifikován, návrhář objektivu vybere optické a mechanické materiály, optický design, vhodný způsob výroby mechanických částí a u objektivů s automatickým ostřením Typ inter-face mezi objektivem a fotoaparátem. Existují konvence nebo vzory pro různé kategorie objektivů, včetně makro, širokoúhlých a teleobjektivů, takže některé konstrukční aspekty jsou standardizovány. Pokroky v materiálech dávají konstruktérům mnoho náročných

skupina objektivů nazývaných prvky objektivu, které mají různé tvary a vzdálenosti oddělení, tvoří objektiv fotoaparátu. Design objektivu se spoléhal na umění optika a značné experimenty. Dnes mohou počítačové programy upravit tvarování a rozestup prvků čoček, určit jejich účinky na sebe a vyhodnotit náklady na výrobu čoček.

možnosti, nicméně. Při výběru materiálů, inženýr musí vzít v úvahu řadu kovů pro komponenty a různé typy brýlí a plastů pro čočky, po celou dobu s ohledem na konečné náklady na fotografa.

po dokončení návrhu je jeho výkon testován počítačovou simulací. Počítačové programy, které jsou specifické pro výrobce čoček, říkají designérovi, jaký druh obrazu nebo obrázku bude objektiv produkovat ve středu obrazu a na jeho okrajích pro rozsah provozu objektivu. Za předpokladu, že objektiv projde testem počítačové simulace, kritéria pro výkon, která byla původně vybrána, jsou znovu přezkoumána, aby se potvrdilo, že objektiv splňuje zjištěné potřeby. Prototyp je vyroben pro testování skutečného výkonu. Objektiv je testován při různých teplotách a podmínkách prostředí, při každé poloze clony a při každé ohniskové vzdálenosti pro objektivy se zoomem. Cílové grafy v laboratoři jsou fotografovány, stejně jako polní podmínky různého světla a stínu. Některé čočky rychle stárnou v laboratorních testech, aby se zkontrolovala jejich trvanlivost.

pokud objektiv zaostří automaticky, je zapotřebí dodatečných konstrukčních prací, protože modul automatického ostření (AF) musí pracovat s řadou těl fotoaparátu. Modul AF vyžaduje jak software, tak mechanický design. Na těchto objektivech se provádí rozsáhlé testování prototypů kvůli jejich složitým funkcím a protože software je doladěn ke každému objektivu.

suroviny

suroviny pro samotné čočky, povlak, hlaveň nebo pouzdro pro objektiv fotoaparátu a držáky čoček jsou popsány níže ve výrobní části.

výrobní proces

broušení a leštění čoček

• 1 optické sklo dodává výrobcům objektivů specializovaní prodejci. Obvykle je poskytována jako „lisovaná deska“ nebo nakrájená skleněná deska, ze které jsou prvky vyříznuty. Skleněné prvky jsou tvarovány do konkávních nebo konvexních tvarů strojem na generování křivek, který je bruskou prvního kroku. Pro dosažení specifikací pro svůj tvar prochází čočka sekvencí procesů, ve kterých je broušena leštěním částic ve vodě. Leštící částice se v každém kroku zmenšují, když je čočka rafinována. Generování křivky a následné broušení se liší rychlostí v závislosti na křehkosti, měkkosti a oxidačních vlastnostech optických materiálů.

  po broušení a leštění jsou prvky vystředěny tak, aby vnější okraj čočky byl dokonalý v obvodu vzhledem ke středové nebo optické ose čočky. Čočky vyrobené z plastu nebo lepeného skla a pryskyřice se vyrábějí stejnými procesy. Lepené materiály se používají k výrobě čoček s nesférickými povrchy a tyto čočky se nazývají „hybridní asférie“.“Asférické povrchy těchto čoček jsou dokončeny během Centrování.

lakovací čočky

• 2 tvarované čočky jsou potaženy, aby chránily materiál před oxidací, aby se zabránilo odrazům a splňovaly požadavky na „navržený přenos spektra“ nebo vyvážení barev a ztvárnění. Povrchy čoček jsou před nanášením pečlivě vyčištěny. Techniky nanášení povlaků a samotných povlaků jsou hlavními prodejními místy pro čočky výrobce a jsou pečlivě střeženými tajemstvími. Některé typy povlaků zahrnují oxidy kovů, fluoridy lehkých slitin a vrstvy křemene, které se aplikují na čočky a zrcadla vakuovým procesem. Několik vrstev povlaku může být aplikováno pro nejlepší přenos barev a světla, ale nadměrný povlak může snížit světlo, které prochází čočkou, a omezit jeho užitečnost.

výroba hlavně

• 3 hlaveň obsahuje podvozek, který podporuje různé prvky objektivu a kosmetický exteriér. Kovové držáky, drážky, a pohyblivé části čočky jsou rozhodující pro výkon čočky, a jsou obrobeny s velmi specifickými tolerancemi. Držáky čoček mohou být vyrobeny z mosazi, hliníku nebo plastu. Většina kovových součástí hlavně je odlitá a opracovaná. Kovové držáky vydrží déle, udržují si své rozměry, lze je přesněji obrobit a v případě potřeby je lze demontovat a vyměnit prvky. Plastové držáky jsou levnější a mají nižší hmotnost. Pokud je hlaveň vyrobena z technického plastu,vyrábí se vysoce účinným a přesným způsobem vstřikování. Vnitřní povrchy hlavně jsou také potaženy, aby byly chráněny a aby se zabránilo vnitřnímu odrazu a vzplanutí.

montáž objektivu

• 4 Ostatní části objektivu, jako je membrána a modul automatického ostření, jsou vyráběny jako podsestavy. Clona duhovky je vyrobena ze zakřivených listů vyříznutých z tenkých plechů kovu. Kovové listy jsou drženy na místě dvěma deskami. Jedna deska je pevná, druhá se pohybuje a má štěrbiny pro posuvné kolíky. Ty posouvají listy zpět směrem k hlavni, aby otevřely membránu, nebo do středu, aby zavřely otvor při otočení prstence f-stop. Sestava membrány je upevněna na místě, když je držák čočky připevněn ke konci hlavně. Přidá se také automatické ostření, optické prvky jsou umístěny a objektiv je utěsněn. Po konečné montáži je čočka pečlivě nastavena a zkontrolována. Musí splňovat konstrukční standardy pro optické rozlišení, mechanickou funkci a odezvu automatického ostření. Čočky mohou být také testovány tím, že je vystaví nárazům, pádům a vibracím.

kontrola kvality

přístupy k výrobě čoček se mezi společnostmi velmi liší. Někteří používají k výrobě svých produktů plnou automatizaci včetně průmyslových robotů, jiní používají velké montážní linky, a ještě jiní se pyšní ruční tvorbou. Kvalita a přesnost jsou však pro výrobu čoček zásadní, bez ohledu na výrobní přístup. Vstupní materiály a komponenty jsou pečlivě kontrolovány z hlediska kvality a souladu s technickými specifikacemi. Automatizované procesy jsou také neustále kontrolovány a podrobovány kontrolám tolerance. Ruční zpracování provádí pouze kvalifikovaní řemeslníci s dlouholetým výcvikem. Kontrola kvality a zátěžové testy jsou začleněny do každého výrobního kroku a prvky a komponenty jsou měřeny přesnými nástroji. Některá měřicí zařízení jsou řízena laserem a mohou detekovat odchylky menší než 0,0001 milimetru na povrchu čočky nebo ve středu čočky.

budoucnost

objektivy fotoaparátů se těší novému vývoji v mnoha oblastech. Zájem spotřebitele o nejlepší fotografie za nejnižší cenu vedl k jednorázovým fotoaparátům s jednoduchými, ale účinnými objektivy. Objektivy pro profesionální fotografy a pro specializovaná použití, jako jsou vysoce výkonné dalekohledy nebo dalekohledy, jsou vyráběny s exotickými a“ nepreferovanými “ brýlemi, které jsou citlivější, dražší a těžší získat než tradiční materiály. Tyto materiály se nazývají „abnormální disperze“, protože slučují všechny barvy ve světle procházejícím čočkou, aby vytvořily nejlepší snímky, spíše než aby umožnily rozptýlení barev jako jednoduchá čočka. Voda a jiné kapaliny také ohýbají světlo a vědci identifikovali kapaliny, které jsou abnormálně disperzní a mohou být zachyceny mezi vrstvami obyčejného skla, aby vytvořily stejnou kvalitu obrazu jako exotické optické sklo. Obyčejné nebo“ preferované “ sklo (výhodné z důvodu nízkých nákladů a zpracovatelnosti) je spojeno kolem kapaliny pružným silikonovým lepidlem. Výsledná „tekutá čočka“ může nahradit několik prvků v objektivu profesionální kvality. Snižuje také požadovaný povlak a potřebné množství leštění čoček, protože kapalina vyplňuje nedokonalosti ve skle. Náklady na objektiv se sníží a zlepší se vlastnosti přenosu světla. Výrobci objektivů v USA, Japonsku a Evropě se připravují na výrobu tekutých čoček v blízké budoucnosti.