kamera lencséje

háttér

a kamera lencséje olyan találmány, amely megpróbálja megismételni az emberi szem működését. Csakúgy, mint a szem, a lencse látja a képet, fókuszálja, és továbbítja színeit, élességét és fényességét a fényképezőgépen keresztül a fényképészeti filmhez, amely, mint a memóriánk, rögzíti a képet feldolgozás és későbbi felhasználás céljából. A lencsék optikai üvegből vagy műanyagból készülnek. A fénysugarakat úgy fókuszálják, hogy megtörik vagy meghajlítják őket, hogy egy közös ponton találkozzanak vagy konvergáljanak.

egy egyszerű lencse jól “lát” a közepén, de a szélek körüli látása elmosódik. Az elmosódást, a színváltozásokat, a vonalak torzulását és a tárgyak körüli színes halókat a lencse hibái okozzák, amelyeket aberrációknak neveznek. Néhány aberráció korrigálható az egyszerű lencsében az egyik vagy mindkét felület alakításával, így aszférikusak; az aszférikus görbék úgy változnak, mint egy parabola görbéi, ahelyett, hogy állandóak maradnának, mint egy gömb görbülete. A fényképezőgép lencséje csökkenti az aberrációk hatásait azáltal, hogy egy egyszerű lencsét egy lencsecsoportra cserél, amelyet lencseelemeknek neveznek, amelyek különböző formájú és távolságú lencsék. A lencse bonyolultabbá válik, mivel a látás nagyobb korrekciója érhető el. A lencse a rekesz méretétől—a fény áthaladását lehetővé tevő nyílástól—és az általa “látott szögtartománytól függően is összetettebb lesz.”A lencsetervezés az optikus művészetére és jelentős kísérletezésre támaszkodott. Manapság a számítógépes programok módosíthatják a lencseelemek alakítását és távolságát, meghatározhatják azok egymásra gyakorolt hatását, és értékelhetik a lencse előállításának költségeit.

a Lencseelemeket általában alakjuk alapján írják le. A domború lencse kifelé görbül; a bikonvex lencse mindkét oldalán kifelé görbül, a sík-domború lencse egyik oldalán lapos, a másikon kifelé ívelt. Vannak még konkáv lenes, biconcave, plano-konkáv lencsék. Az elemek nem feltétlenül szimmetrikusak, és jobban görbülhetnek az egyik oldalon, mint a másikon. A lencse közepének a széleihez viszonyított megvastagodása miatt a fénysugarak konvergálnak vagy fókuszálnak. A vastag szélű, vékony középső lencsék a fénysugarakat szétszórják. A komplex kamera lencséje számos speciálisan csoportosított elemet tartalmaz. Az elemek összetételének, alakjának és csoportosításának kombinációja maximalizálja az egyes elemek fényhajlító tulajdonságait a kívánt kép előállításához. A lencsét úgy fókuszálják, hogy közelebb vagy távolabb mozgatják a filmtől vagy a fókuszsíktól. A lencsét el lehet csavarni, aminek következtében a lencseelemek a lencse burkolatába megmunkált spirális Csavarmenet mentén mozognak. A lencse csavarása a házon egy skálát is megmozgat, amely megmutatja a legjobb fókusz távolságát.

az ütköző vagy a membrán a lencse speciális része. Egyszerű kamerákban az ütköző egy rögzített ütköző vagy egy fekete fémlemez gyűrű, amely állandóan a lencse elé van állítva. Box kamerák, stúdió kamerák, néhány európai gyártású kamera csúszó ütközőt használ, amely egy fémcsík, amely a lencse elülső részén csúszik a hornyok között. Két vagy több különböző méretű lyuk van, amelyek a nyílások. A változó ütközővel rendelkező lencsék megmunkált gyűrűvel rendelkeznek a lencsetartó külső oldalán, f-stop számokkal nyomtatva. A gyűrű elforgatásával a membrán kinyitható vagy zárható. Ez az írisz membrán ugyanúgy működik, mint a szem írisze, lehetővé téve a változatos fényviszonyok beállítását.

a kompakt fényképezőgép lencséje általában egy általános célú, normál fókusztávolságú objektív, amely úgy készít képeket, ahogy a szemünk látja. A speciális célokra tervezett lencséket fejlettebb kamerákkal használják. A teleobjektívek ugyanúgy működnek, mint a távcsövek vagy a távcsövek, és a távoli képet közelebb mutatják. A széles látószögű lencsék miatt a kép távolabb jelenik meg; a panorámás lencse egy speciális széles látószögű lencse, amely hasznos a széles tájképek fényképezéséhez. Néhány eldobható kamera panorámás lencsékkel van felszerelve. A halszemlencse egy speciális széles látószögű lencse is, amely szándékosan torzítja a képet, így a középső rész nagyításra kerül, a külső kép részletei pedig összenyomódnak. A halszemlencsék nagyon széles látószöget fednek le, mint például a horizont-horizont nézet. Egy másik speciális célú lencse a változó fókuszú lencse, más néven “zoom” lencse. Mozgatható lencsetagokat használ a gyújtótávolság beállításához, hogy a témához közelebb vagy távolabb zoomoljon. Ezek a lencsék összetettek, és 12-20 lencsetagot tartalmazhatnak; azonban egy változó fókuszú lencse több más lencsét is helyettesíthet. Néhány kompakt fényképezőgép korlátozott zoommal, teleobjektívvel vagy széles látószögű funkcióval is rendelkezik. Az egylencsés reflex (SLR) kamera úgy van kialakítva, hogy a fotós ugyanazt a nézetet látja, mint az objektív a keresőn keresztül. Ez lehetővé teszi a fotós számára, hogy megtervezze a filmen megjelenő képet a különféle cserélhető lencsék rugalmasságával.

előzmények

a fényképezőgép lencséje más célokra kifejlesztett optikai lencsékből fejlődött ki, és a fényképezőgéppel és a fényképészeti filmmel érlelődött. 1568-ban egy velencei nemes, Daniel Barbaro lencsét helyezett a kamera dobozának lyukára, és tanulmányozta a kép élességét és a fókuszt. Az első lencséje egy öregember konvex szemüvegéből származott. Johann Kepler csillagász 1611-ben Barbaro kísérleteit úgy dolgozta ki, hogy leírta az egy-és összetett lencséket, elmagyarázta a kép megfordítását és a képek nagyítását konvex és konkáv lencsék csoportosításával.

az 1800-as években az első dobozkamerák lencsét szereltek a doboz nyílásába. A lencse megfordította a képet egy fényérzékeny lemezen a doboz hátulján. A lencse kinyitásához nem volt redőny; ehelyett néhány másodpercre vagy hosszabb időre eltávolítottak egy lencsesapkát, hogy a lemez ki legyen téve. A lemez érzékenységének javulása szükségessé tette az expozíció szabályozásának módjait. Különböző méretű nyílásokkal ellátott maszkokat készítettek a lencse közelében történő behelyezéshez. Az írisz membránt a nyílás szabályozására is kifejlesztették. A fém levelei nyitva vannak és közel vannak egymáshoz, hogy kör alakú nyílást képezzenek, amelynek átmérője változtatható.

1841-ben Joseph Petzval Bécsből tervezett egy portré lencsét gyors rekesznyílással. Korábban a dagerrotípusú kamerákhoz készült lencsék voltak a legalkalmasabbak a tájfotózáshoz. Petzval lencséje lehetővé tette a portrék tízszer gyorsabb elkészítését, és a fénykép kevésbé volt elmosódott. 1902-ben Paul Rudolph kifejlesztette a Zeiss Tessar lencsét,amelyet a legnépszerűbbnek tartottak. 1918-ban elkészítette a Plasmat lencsét, amely a valaha készült legfinomabb fényképezőgép-lencse lehet. Rudolphot hamarosan Max Berek követte, aki éles, gyors lencséket tervezett, amelyek ideálisak voltak a miniatűr kamerákhoz.

a lencsetörténet További lényeges fejleményei közé tartozik a lencsebevonási technológia, a ritkaföldfém üveg használata és a számítógép által lehetővé tett számítási módszerek. Katalin B. Blodgett 1939-ben kifejlesztette a szappanfóliával ellátott vékony bevonatú lencsék technikáit a visszaverődés eltávolítására és a fényáteresztés javítására. C. Hawley Cartwright folytatta Blodgett munkáját fém fluoridok bevonataival, beleértve az elpárologtatott magnéziumot és kalciumot, amelyek négymilliomod hüvelyk vastagok voltak.

tervezés

a kamera lencséjének kialakítása a fotós azonosításával kezdődik, aki használni fogja. A piac azonosításakor az objektívtervező kiválasztja az optikai és mechanikai anyagokat, az optikai kialakítást, a mechanikus alkatrészek gyártásának megfelelő módszerét, és az autofókusz objektívek esetében az objektív és a kamera közötti felület típusát. Vannak konvenciók vagy minták a lencsék különböző kategóriáira, beleértve a makró -, a nagylátószögű és a teleobjektíveket, így néhány tervezési szempont szabványosított. Az anyagok fejlődése sok kihívást jelent a tervezők számára

a lencse lencséinek nevezett csoport, amelyek különböző formájúak és egymástól távol vannak, alkotják a kamera lencséjét. A lencse kialakítása az optikus művészetére és jelentős kísérletezésre támaszkodott. Manapság a számítógépes programok módosíthatják a lencseelemek alakítását és távolságát, meghatározhatják azok egymásra gyakorolt hatását, és értékelhetik a lencse előállításának költségeit.

opciók azonban. Az anyagok kiválasztásakor a mérnöknek figyelembe kell vennie a fémek széles skáláját az alkatrészekhez, valamint a lencsék különféle szemüvegeit és műanyagait, miközben figyelembe veszi a fotós végső költségeit.

amikor a tervező befejezte a tervet, teljesítményét számítógépes szimulációval tesztelik. A lencsegyártókra jellemző számítógépes programok megmondják a tervezőnek, hogy a lencse milyen képet vagy képet fog előállítani a kép közepén és a szélein a lencse működési tartományához. Feltételezve, hogy a lencse megfelel a számítógépes szimulációs tesztnek, az eredetileg kiválasztott teljesítménykritériumokat ismét felülvizsgálják annak megerősítésére, hogy a lencse megfelel az azonosított igényeknek. Prototípust gyártanak a tényleges teljesítmény tesztelésére. Az objektívet különböző hőmérsékleti és környezeti feltételek mellett, minden rekesznyílásnál és minden fókusztávolságnál tesztelik a zoom objektívek esetében. A laboratóriumi céltáblákat fényképezik, csakúgy, mint a változó fény-és árnyékviszonyokat. Egyes lencsék gyorsan öregednek a laboratóriumi vizsgálatok során, hogy ellenőrizzék tartósságukat.

további tervezési munkára van szükség, ha az objektív automatikusan fókuszál, mert az autofókusz (Af) modulnak számos kameratesttel kell működnie. Az AF modul mind szoftvert, mind mechanikai tervezést igényel. Kiterjedt prototípus tesztelést végeznek ezeken a lencséken összetett funkcióik miatt, valamint azért, mert a szoftver minden lencséhez finomhangolva van.

nyersanyagok

a lencsék alapanyagait, a bevonatot, a hordót vagy a fényképezőgép lencséjének házát, valamint a lencsetartókat az alábbiakban ismertetjük a gyártás szakaszban.

a gyártási folyamat

csiszolás és polírozás lencsetagok

• 1 Az optikai üveget speciális gyártók szállítják az objektívgyártókhoz. Általában “préselt lemezként” vagy szeletelt üveglapként van ellátva, amelyből az elemeket vágják. Az üvegelemeket konkáv vagy konvex formákra formázza egy görbegenerátor gép, amely első lépésű daráló. Alakjának specifikációinak elérése érdekében a lencse olyan folyamatok sorozatán megy keresztül, amelyek során a részecskék vízben történő polírozásával őrlik. A polírozó részecskék minden lépésben kisebbek lesznek, amikor a lencsét finomítják. A görbegenerálás és az azt követő őrlés sebessége az optikai anyagok törékenységétől, puhaságától és oxidációs tulajdonságaitól függően változik.

  csiszolás és polírozás után az elemek középre kerülnek, így a lencse külső széle tökéletes kerülete a lencse középvonalához vagy optikai tengelyéhez képest. A műanyagból vagy ragasztott üvegből és gyantából készült lencséket ugyanazokkal az eljárásokkal állítják elő. A ragasztott anyagokat nem gömbölyű felületű lencsék készítésére használják, ezeket a lencséket “hibrid aszferikának” nevezik.”Ezeknek a lencséknek az aszférikus felületei a központosítás során befejeződnek.

bevonat lencsék

• 2 A formázott lencséket bevonják, hogy megvédjék az anyagot az oxidációtól, megakadályozzák a visszaverődést, és megfeleljenek a “tervezett spektrumátvitel” vagy a színegyensúly és a megjelenítés követelményeinek. A lencse felületeit a bevonat előtt gondosan megtisztítják. A bevonatok alkalmazásának technikái és maguk a bevonatok a gyártó lencséinek fő értékesítési pontjai, és gondosan őrzött titkok. A bevonatok bizonyos típusai közé tartoznak a fém-oxidok, a könnyű ötvözetű fluoridok és a kvarcrétegek, amelyeket vákuumos eljárással alkalmaznak a lencsékre és a tükrökre. A legjobb szín-és fényáteresztés érdekében több réteg bevonatot lehet alkalmazni, de a túlzott bevonat csökkentheti a lencsén áthaladó fényt és korlátozhatja annak hasznosságát.

a hordó előállítása

• 3 a hordó magában foglalja az alvázat, amely támogatja a különböző lencsetagokat és a kozmetikai külsőt. A lencse fém tartói, hornyai és mozgó részei kritikusak a lencse teljesítménye szempontjából, és nagyon specifikus tűréshatárokra vannak megmunkálva. A lencsetartók lehetnek sárgarézből, alumíniumból vagy műanyagból. A legtöbb fémhordó alkatrész öntött és megmunkált. A fém tartók hosszabb ideig tartanak, megtartják méreteiket, pontosabban megmunkálhatók, szükség esetén szétszerelhetők az elemek cseréjéhez. A műanyag tartók olcsóbbak és könnyebbek. Ha a hordó MŰSZAKI műanyagból készül, akkor rendkívül hatékony és pontos fröccsöntési módszerrel állítják elő. A hordó belső felületeit is bevonják, hogy megvédjék őket, és megakadályozzák a belső visszaverődést és a fellángolást.

a lencse összeszerelése

• 4 a lencse egyéb részei, mint például a membrán és az autofókusz modul, részegységként készülnek. Az írisz membrán vékony fémlemezekből kivágott ívelt levelekből áll. A fém leveleket két lemez tartja a helyén. Az egyik lemez rögzítve van, a másik mozog, résekkel rendelkezik a csúszó csapokhoz. Ezek csúsztatják a leveleket a hordó felé, hogy kinyissák a membránt, vagy a középpontba, hogy bezárják a nyílást, amikor az f-stop gyűrű elfordul. A membránszerelvény a helyére van rögzítve, amikor a lencsetartó a hordó végéhez van rögzítve. Az autofókusz is hozzáadódik, az optikai elemek elhelyezésre kerülnek, és az objektív lezárásra kerül. A végső összeszerelés után a lencsét szigorúan ellenőrzik. Meg kell felelnie az optikai felbontás, a mechanikai funkció és az autofókusz válasz tervezési szabványainak. A lencséket úgy is tesztelhetik, hogy ütéseknek, leesésnek és rezgésnek teszik ki őket.

minőség-ellenőrzés

a lencsék gyártásának megközelítései nagyban különböznek a vállalatok között. Egyesek teljes automatizálást alkalmaznak, beleértve az ipari robotokat is termékeik előállításához, mások nagy összeszerelő sorokat használnak, mások pedig büszkék a kézi gyártásra. A minőség és a pontosság elengedhetetlen a lencse gyártásához, függetlenül a gyártási megközelítéstől. A beérkező anyagokat és alkatrészeket szigorúan ellenőrzik a minőség és a műszaki előírásoknak való megfelelés szempontjából. Az automatizált folyamatokat is folyamatosan ellenőrzik, és tűrésellenőrzésnek vetik alá. A kézművességet csak szakképzett kézművesek végzik, hosszú évek képzésével. A minőségellenőrzést és a stresszteszteket minden gyártási lépésben beépítik, és az elemeket és alkatrészeket pontos műszerekkel mérik. Egyes mérőeszközök lézervezérlésűek, és 0,0001 milliméternél kisebb eltéréseket képesek észlelni a lencse felületén vagy a lencse központosításában.

a jövő

a fényképezőgép objektívjei számos területen élvezik az új fejlesztéseket. A fogyasztó érdeklődése a legjobb fotók iránt a legalacsonyabb költségek mellett eldobható kamerákhoz vezetett, egyszerű, de hatékony lencsékkel. A professzionális fotósok és a speciális felhasználású objektívek, például a nagy teljesítményű távcsövek vagy teleszkópok egzotikus és “nem preferált” szemüvegekkel készülnek, amelyek érzékenyebbek, drágábbak és nehezebbek, mint a hagyományos anyagok. Ezeket “abnormális diszperziós” anyagoknak nevezzük, mert a lencsén áthaladó fény összes színét egyesítik a legjobb képek előállításához, ahelyett, hogy lehetővé tennék a színek eloszlását, mint egy egyszerű lencse. A víz és más folyadékok szintén hajlítják a fényt, és a tudósok olyan folyadékokat azonosítottak, amelyek abnormálisan diszperzívek, és csapdába eshetnek a közönséges üvegrétegek között, hogy ugyanazt a képminőséget hozzák létre, mint az egzotikus optikai üveg. A szokásos vagy” előnyös ” üveg (előnyös az alacsony költség és a megmunkálhatóság miatt) rugalmas szilikon ragasztóval van ragasztva a folyadék körül. A kapott “folyékony lencse” több elemet helyettesíthet egy professzionális minőségű lencsében. Csökkenti a szükséges bevonatot és a lencse polírozásának mennyiségét is, mivel a folyadék kitölti az üveg hiányosságait. A lencse költsége csökken, a fényáteresztő tulajdonságok javulnak. Az amerikai, Japán és európai lencsegyártók a közeljövőben folyékony lencsék gyártására készülnek.