Cameralens

Achtergrond

de cameralens is een uitvinding die de werking van het menselijk oog probeert te dupliceren. Net als het oog ziet de lens een beeld, focust het, en zendt de kleuren, scherpte en helderheid door de camera naar de fotografische film, die, net als ons geheugen, het beeld registreert voor verwerking en toekomstig gebruik. Lenzen zijn gemaakt van optisch glas of kunststof. Ze concentreren lichtstralen door ze te breken of te buigen zodat ze elkaar ontmoeten of samenkomen op een gemeenschappelijk punt.

een eenvoudige lens “ziet” goed door het midden, maar zijn zicht rond de randen heeft de neiging te vervagen. Vervaging, kleurveranderingen, vervorming van lijnen, en kleur halo ‘ s rond objecten worden veroorzaakt door defecten in de lens genaamd aberraties. Sommige aberraties kunnen worden gecorrigeerd in de eenvoudige lens door een of beide oppervlakken zo te vormen dat ze asferisch zijn; asferische krommen variëren als de krommen van een parabool, in plaats van constant te blijven zoals de kromming van een bol. Een cameralens vermindert de effecten van aberraties door een eenvoudige lens te vervangen door een groep lenzen genaamd lenselementen, lenzen van verschillende vormen en afstanden van scheiding. De lens wordt complexer naarmate een grotere correctie van het gezichtsvermogen wordt bereikt. De lens zal ook complexer zijn, afhankelijk van de grootte van het diafragma—de opening die het licht doorlaat—en het bereik van de hoeken die het ziet.”Lensontwerp was vroeger afhankelijk van de kunst van de opticien en aanzienlijke experimenten. Tegenwoordig kunnen computerprogramma ‘ s de vormgeving en afstand van lenselementen aanpassen, hun effecten op elkaar bepalen en de kosten van lensproductie evalueren.

lenselementen worden gewoonlijk beschreven door hun vorm. De convexe lens buigt naar buiten; een biconvexe lens buigt naar buiten aan beide zijden, en een plano-convexe lens is plat aan de ene kant en naar buiten gebogen aan de andere kant. Er zijn ook concave lenes, biconcave, en plano-concave lenzen. De elementen zijn niet noodzakelijk symmetrisch en kunnen aan de ene kant meer krommen dan aan de andere. Verdikking van het midden van de lens ten opzichte van de randen veroorzaakt lichtstralen te convergeren of focus. Lenzen met dikke randen en dunne middles laten lichtstralen verspreiden. Een complexe Cameralens bevat een aantal speciaal gegroepeerde elementen. De combinatie van de samenstelling, vorm en groepering van de elementen maximaliseert de lichtbuigende eigenschappen van de afzonderlijke elementen om het gewenste beeld te produceren. De lens wordt gefocust door deze dichter of verder van de film of het focale vlak te bewegen. De lens kan worden gedraaid, waardoor de lenselementen bewegen in en uit langs een spiraal schroefdraad bewerkt in de behuizing van de lens. Draaien van de lens beweegt ook een schaal op de behuizing die de afstand van de beste focus toont.

het stop – of middenrif is een speciaal deel van de lens. Bij eenvoudige camera ‘ s is de stop een vaste stop of een ring van zwart plaatmetaal die permanent voor de lens wordt geplaatst. Box camera ‘s, studio camera’ s, en sommige camera ‘ s van Europese productie gebruik maken van een glijdende stop, dat is een strook van metaal die glijdt over de voorkant van de lens tussen groeven. Het heeft twee of meer gaten van verschillende grootte die de openingen zijn. Lenzen met een variabele stop hebben een bewerkte ring aan de buitenkant van de lenshouder, bedrukt met f-stop nummers. Door deze ring te draaien kan het membraan geopend of gesloten worden. Dit iris diafragma werkt net als de iris van het oog in het toestaan van aanpassingen voor gevarieerde lichtomstandigheden.

de lens in een compacte camera is meestal een lens voor algemeen gebruik met een normale brandpuntsafstand die foto ‘ s maakt van een beeld zoals onze ogen het zien. Lenzen ontworpen voor speciale doeleinden worden gebruikt met meer geavanceerde camera ‘ s. Telelenzen werken net als verrekijkers of telescopen en maken een verbeeld dichterbij. Groothoeklens zorgen ervoor dat het beeld verder weg verschijnt; een panoramalens is een speciaal soort groothoeklens die handig is voor het maken van foto ‘ s van grote landschappen. Sommige wegwerpcamera ‘ s zijn uitgerust met panoramische lenzen. Een fish-eye lens is ook een speciaal soort groothoeklens die opzettelijk het beeld vervormt waardoor het centrale deel wordt vergroot en de buitenste beelddetails worden gecomprimeerd. Fish-eye lenzen dekken zeer brede hoeken zoals horizon-to-horizon views. Een ander speciaal doel lens is de variabele-focus lens, ook wel een “zoom” lens. Het maakt gebruik van beweegbare lenselementen om de brandpuntsafstand aan te passen om dichter bij of verder van het onderwerp te zoomen. Deze lenzen zijn complex en kunnen 12 tot 20 lenselementen bevatten, maar één lens met variabele focus kan verschillende andere lenzen vervangen. Sommige Compactcamera ‘ s hebben ook beperkte functies voor zoom, telelens of groothoek. De single-lens reflex (SLR) camera is zo gemaakt dat de fotograaf hetzelfde beeld ziet als de lens door de zoeker. Dit stelt de fotograaf in staat om het beeld dat op film zal verschijnen te plannen met de flexibiliteit van een verscheidenheid aan verwisselbare lenzen.

geschiedenis

de cameralens is ontstaan uit optische lenzen die voor andere doeleinden werden ontwikkeld en rijpte met de camera en fotografische film. In 1568 plaatste een Venetiaanse edelman, Daniel Barbaro, een lens over het gat in een cameradoos en bestudeerde de scherpte van Beeld en focus. Zijn eerste lens was van de convexe bril van een oude man. De astronoom Johann Kepler werkte Barbaro ‘ s experimenten in 1611 uit door enkelvoudige en samengestelde lenzen te beschrijven, beeldomkering uit te leggen en beelden te vergroten door convexe en concave lenzen te groeperen.

In de jaren 1800, de eerste doos camera ‘ s hadden een lens gemonteerd in de opening in de doos. De lens draaide het beeld om op een lichtgevoelige plaat aan de achterkant van de doos. Er was geen sluiter om de lens te openen; in plaats daarvan werd een lensdop verwijderd voor enkele seconden of langer om de plaat bloot te leggen. Verbeteringen in de gevoeligheid van de plaat nopen tot het beheersen van de blootstelling. Maskers met openingen van verschillende grootte werden gemaakt voor het inbrengen in de buurt van de lens. Het diafragma van de iris werd ook ontwikkeld om het diafragma te regelen. De metalen bladeren open en dicht bij elkaar te vormen een cirkelvormige opening die kan worden gevarieerd in diameter. In 1841 ontwierp Joseph Petzval uit Wenen een portretlens met een snel diafragma. Voorheen waren lenzen voor Daguerreotype camera ‘ s het meest geschikt voor landschapsfotografie. De lens van Petzval maakte het mogelijk om tien keer sneller portretten te maken en de foto was minder snel wazig. In 1902 ontwikkelde Paul Rudolph de Zeiss Tessar lens, die beschouwd wordt als de meest populaire lens ooit gemaakt. In 1918 produceerde hij de Plasmat-lens, misschien wel de beste Cameralens ooit gemaakt. Rudolph werd kort daarna gevolgd door Max Berek, die scherpe, snelle lenzen ontwierp die ideaal waren voor miniatuurcamera ‘ s.

andere essentiële ontwikkelingen in de lensgeschiedenis zijn onder meer de lenscoatingtechnologie, het gebruik van glas van zeldzame aardmetalen en berekeningsmethoden die door de computer mogelijk worden gemaakt. Katharine B. Blodgett ontwikkelde in 1939 technieken voor het dun coaten van lenzen met zeepfilm om reflectie te verwijderen en de lichttransmissie te verbeteren. C. Hawley Cartwright vervolgde Blodgetts werk met coatings van metallische fluoriden, waaronder geëvaporeerd magnesium en calcium die vier miljoenste van een inch dik waren.

ontwerp

het ontwerp van een cameralens begint met het identificeren van de fotograaf die hem zal gebruiken. Wanneer de markt wordt geïdentificeerd, selecteert de lensontwerper de optische en mechanische materialen, het optische ontwerp, de geschikte methode voor het maken van de mechanische onderdelen en, voor autofocus-lenzen, het type inter-face tussen de lens en de camera. Er zijn conventies of patronen voor de verschillende categorieën lenzen, waaronder macro -, groothoek-en telelens, dus sommige ontwerpaspecten zijn gestandaardiseerd. Verbeteringen in materialen geven ontwerpers veel uitdagende

de lens van de camera bestaat uit een groep lenzen, lenselementen genaamd, met verschillende vormen en afstanden. Lensontwerp was vroeger afhankelijk van de kunst van de opticien en aanzienlijke experimenten. Tegenwoordig kunnen computerprogramma ‘ s de vormgeving en afstand van lenselementen aanpassen, hun effecten op elkaar bepalen en de kosten van lensproductie evalueren.

opties echter. Bij het selecteren van materialen moet de ingenieur rekening houden met een scala aan metalen voor de componenten en verschillende soorten glazen en kunststoffen voor de lenzen, al die tijd rekening houdend met de uiteindelijke kosten voor de fotograaf.

wanneer de ontwerper het ontwerp heeft voltooid, worden de prestaties ervan getest door computersimulatie. Computerprogramma ‘ s die specifiek zijn voor lensfabrikanten vertellen de ontwerper wat voor soort beeld of beeld de lens zal produceren in het midden van het beeld en aan de randen voor het bereik van de lensbediening. Ervan uitgaande dat de lens de computersimulatietest doorstaat, worden de in eerste instantie gekozen prestatiecriteria opnieuw beoordeeld om te bevestigen dat de lens aan de vastgestelde behoeften voldoet. Een prototype wordt vervaardigd om de werkelijke prestaties te testen. De lens wordt getest onder verschillende temperatuur-en omgevingsomstandigheden, bij elke diafragmapositie en bij elke brandpuntsafstand voor zoomlenzen. Doelkaarten in een laboratorium worden gefotografeerd, evenals veldomstandigheden van wisselend licht en schaduw. Sommige lenzen worden snel verouderd in laboratoriumtests om hun duurzaamheid te controleren.

extra ontwerpwerk is nodig als de lens automatisch scherpt, omdat de auto focus (AF) – module moet werken met een reeks camerabehuizingen. De AF-module vereist zowel software als mechanisch ontwerp. Deze lenzen worden uitgebreid getest op prototypes vanwege hun complexe functies en omdat de software op elke lens is afgestemd.

grondstoffen

de grondstoffen voor de lenzen zelf, de coating, het vat of de behuizing voor de cameralens en lenssteunen worden hieronder beschreven in het hoofdstuk “vervaardiging”.

het fabricageprocédé

slijpen en polijsten van lenselementen

• 1 optisch glas wordt geleverd aan lensfabrikanten door gespecialiseerde leveranciers. Meestal wordt het geleverd als een” geperste plaat ” of gesneden glasplaat waaruit de elementen worden gesneden. De glaselementen worden gevormd tot concave of convexe vormen door een curve generator machine die een eerste stap molen. Om de specificaties voor zijn vorm te bereiken, gaat een lens door een opeenvolging van processen waarin het wordt gemalen door deeltjes in water te polijsten. De polijstdeeltjes worden bij elke stap kleiner naarmate de lens wordt verfijnd. Curve generatie en daaropvolgende slijpen variëren in snelheid, afhankelijk van de broosheid, zachtheid en oxidatie eigenschappen van de optische materialen.

  na het slijpen en polijsten worden de elementen zo gecentreerd dat de buitenrand van de lens in omtrek perfect is ten opzichte van de middellijn of optische as van de lens. Lenzen van kunststof of gebonden glas en hars worden geproduceerd door dezelfde processen. Gebonden materialen worden gebruikt om lenzen met niet-sferische oppervlakken te maken, en deze lenzen worden “hybride asferische” genoemd.”De asferische oppervlakken van deze lenzen worden voltooid tijdens het centreren.

Coating lenzen

• 2 gevormde lenzen zijn gecoat om het materiaal te beschermen tegen oxidatie, reflecties te voorkomen en om te voldoen aan de eisen voor “ontworpen spectrum transmissie” of kleurbalans en weergave. De lensoppervlakken worden voor het coaten zorgvuldig gereinigd. Technieken voor het aanbrengen van coatings en de coatings zelf zijn belangrijke verkoopargumenten voor de lenzen van een fabrikant en zijn zorgvuldig bewaakte geheimen. Sommige soorten coatings omvatten metaaloxiden, lichtgelegeerde fluoriden en lagen kwarts die door een vacuümproces op lenzen en spiegels worden aangebracht. Verschillende coatinglagen kunnen worden toegepast voor de beste kleur-en lichttransmissie, maar overmatige coating kan het licht dat door de lens gaat verminderen en het nut ervan beperken.

productie van het vat

• 3 het vat bevat het chassis dat de verschillende lenselementen en de cosmetische buitenkant ondersteunt. Metalen bevestigingen, groeven en bewegende delen van de lens zijn van cruciaal belang voor de prestaties van de lens en zijn bewerkt tot zeer specifieke toleranties. Lenssteunen kunnen worden gemaakt van messing, aluminium of kunststof. De meeste metalen vat componenten zijn gegoten en bewerkt. Metaalbevestigingen gaan langer mee, behouden hun afmetingen, kunnen nauwkeuriger worden bewerkt en kunnen indien nodig worden gedemonteerd om elementen te vervangen. Plastic bevestigingen zijn goedkoper en lichter van gewicht. Als het vat is gemaakt van engineering plastic, wordt het geproduceerd door een zeer efficiënte en nauwkeurige methode van spuitgieten. De binnenoppervlakken van het vat zijn ook gecoat om ze te beschermen en om interne reflectie en flare te voorkomen.

monteren van de lens

• 4 andere delen van de lens, zoals het diafragma en auto focus module, worden geproduceerd als subassemblages. Het diafragma van de iris bestaat uit gebogen bladeren die uit dunne metalen platen zijn gesneden. De metalen bladeren worden op hun plaats gehouden door twee platen. Een plaat is vast, de andere beweegt, en heeft sleuven voor schuifpennen. Deze schuiven de bladeren terug naar het vat om het middenrif te openen of in het centrum om de opening te sluiten als de F-stopring wordt gedraaid. Het membraanassemblage wordt op zijn plaats bevestigd wanneer de lenshouder aan het uiteinde van de loop is bevestigd. De autofocus wordt ook toegevoegd, de optische elementen worden gepositioneerd en de lens wordt verzegeld. Na de eindmontage wordt de lens nauwkeurig afgesteld en gecontroleerd. Het moet voldoen aan de ontwerpnormen voor optische resolutie, mechanische functie en automatische scherpstelrespons. Lenzen kunnen ook worden getest door ze te onderwerpen aan schokken, vallen en trillingen.

kwaliteitscontrole

benaderingen voor lensfabricage verschillen sterk tussen bedrijven. Sommigen gebruiken Volledige automatisering, waaronder industriële robot s om hun producten te maken, anderen gebruiken grote assemblagelijnen, en weer anderen zijn trots op hand-crafting. Kwaliteit en precisie zijn echter essentieel voor de lensproductie, ongeacht de productiebenadering. Inkomende materialen en componenten worden streng gecontroleerd op kwaliteit en naleving van technische specificaties. Ook worden geautomatiseerde processen voortdurend geïnspecteerd en aan tolerantiecontroles onderworpen. Hand-vakmanschap wordt alleen uitgevoerd door ervaren ambachtslieden met lange jaren van opleiding. Kwaliteitscontrole en stresstests zijn opgenomen in elke productiestap, en elementen en componenten worden gemeten met nauwkeurige instrumenten. Sommige meettoestellen zijn lasergestuurd en kunnen afwijkingen van minder dan 0,0001 millimeter in een lensoppervlak of in het centreren van de lens detecteren.

de toekomst

cameralenzen maken op veel gebieden nieuwe ontwikkelingen mee. De interesse van de consument in de beste foto ’s voor de laagste kosten heeft geleid tot wegwerpcamera’ s met eenvoudige maar effectieve lenzen. Lenzen voor professionele fotografen en voor gespecialiseerde toepassingen zoals verrekijkers of telescopen worden gemaakt met exotische en “niet-geprefereerde” glazen die gevoeliger, duurder en moeilijker te verkrijgen zijn dan traditionele materialen. Deze worden” abnormale dispersie ” materialen genoemd omdat ze Alle kleuren in het licht dat door de lens gaat samenvoegen om de beste beelden te produceren, in plaats van kleuren te laten verspreiden als een eenvoudige lens. Water en andere vloeistoffen buigen ook licht, en wetenschappers hebben vloeistoffen geïdentificeerd die abnormaal dispersief zijn en kunnen worden opgesloten tussen lagen van gewoon glas om dezelfde beeldkwaliteit te produceren als exotisch optisch glas. Het gewone of” preferred ” glas (bij voorkeur vanwege lage kosten en bruikbaarheid) wordt met flexibele siliconenlijm om de vloeistof gebonden. De resulterende “vloeibare lens” kan verschillende elementen in een professionele kwaliteit lens vervangen. Het vermindert ook de coating nodig en de hoeveelheid lens polijsten nodig omdat de vloeistof vult onvolkomenheden in het glas. De kosten van de lens worden verminderd en de eigenschappen van de lichttransmissie worden verbeterd. Lensfabrikanten in de VS, Japan en Europa bereiden zich voor om in de nabije toekomst vloeibare lenzen te produceren.