Obiektyw Aparatu

Informacje ogólne

obiektyw aparatu jest wynalazkiem, który próbuje powielić działanie ludzkiego oka. Podobnie jak oko, obiektyw widzi obraz, ogniskuje go i przesyła jego kolory, ostrość i jasność przez aparat do filmu fotograficznego, który, podobnie jak nasza pamięć, rejestruje obraz do przetwarzania i wykorzystania w przyszłości. Soczewki wykonane są ze szkła optycznego lub plastiku. Skupiają promienie światła, załamując je lub zginając tak, że spotykają się lub zbiegają we wspólnym punkcie.

prosty obiektyw „widzi” dobrze przez jego środek, ale jego widzenie wokół krawędzi ma tendencję do rozmycia. Rozmycia, zmiany kolorów, zniekształcenia linii i Aureole kolorów wokół obiektów są spowodowane wadami soczewki zwanymi aberracjami. Niektóre aberracje można skorygować w prostym obiektywie, kształtując jedną lub obie powierzchnie tak, aby były asferyczne; asferyczne krzywe różnią się jak krzywe paraboli, a nie pozostają stałe jak krzywizna kuli. Obiektyw aparatu redukuje skutki aberracji poprzez zastąpienie prostego obiektywu grupą soczewek zwanych soczewkami, które są soczewkami o różnych kształtach i odległościach separacji. Soczewka staje się bardziej złożona w miarę uzyskiwania większej korekcji wzroku. Obiektyw będzie również bardziej złożony w zależności od wielkości przysłony—otworu, przez który przechodzi światło—i zakresu kątów, które „widzi.”Projektowanie soczewek opierało się na sztuce i eksperymentach optyków. Obecnie programy komputerowe mogą regulować kształtowanie i rozstaw elementów soczewek, określać ich wpływ na siebie nawzajem oraz Oceniać koszty produkcji soczewek.

Elementy soczewek są zwykle opisywane przez ich kształt. Wypukła soczewka krzywe na zewnątrz; soczewka dwustronnie wypukła krzywe na zewnątrz po obu stronach, a soczewka Plano-wypukła jest płaska po jednej stronie i na zewnątrz zakrzywiona po drugiej. Istnieją również soczewki wklęsłe, dwuskrzydłowe i plano-wklęsłe. Elementy nie muszą być symetryczne i mogą zakrzywiać się bardziej z jednej strony niż z drugiej. Pogrubienie środka soczewki względem jej krawędzi powoduje zbieżność lub skupienie promieni świetlnych. Soczewki o grubych krawędziach i cienkich środkach powodują rozproszenie promieni świetlnych. Złożony obiektyw aparatu zawiera szereg elementów specjalnie zgrupowanych. Połączenie kompozycji, kształtu i grupowania elementów maksymalizuje właściwości zginania światła poszczególnych elementów, aby uzyskać pożądany obraz. Obiektyw jest skupiany przez przesunięcie go bliżej lub dalej od filmu lub płaszczyzny ogniskowej. Soczewka może być skręcona, powodując przesuwanie się elementów soczewki wzdłuż gwintu spiralnego obrabianego w obudowie soczewki. Przekręcenie obiektywu przesuwa również skalę na obudowie, która pokazuje odległość najlepszej ostrości.

stop lub membrana jest wyspecjalizowaną częścią obiektywu. W prostych aparatach stop jest stałym stopem lub pierścieniem z czarnej blachy, który jest trwale ustawiony przed obiektywem. Kamery skrzynkowe, kamery studyjne i niektóre kamery produkcji europejskiej wykorzystują ogranicznik przesuwny, który jest paskiem metalu, który przesuwa się przez przód obiektywu między rowkami. Ma dwa lub więcej otworów o różnych rozmiarach, które są otworami. Obiektywy ze zmiennym stopem mają obrobiony Pierścień Na Zewnątrz mocowania obiektywu, z nadrukiem numerów F-stop. Obracając ten pierścień, membrana może być otwierana lub zamykana. Ta przysłona tęczówki działa podobnie jak tęczówka oka, umożliwiając regulację w różnych warunkach oświetleniowych.

obiektyw w aparacie kompaktowym jest zwykle obiektywem ogólnego przeznaczenia o normalnej ogniskowej, który robi zdjęcia tak, jak widzą je nasze oczy. Obiektywy przeznaczone do specjalnych celów są używane z bardziej zaawansowanymi kamerami. Teleobiektywy działają podobnie jak lornetki lub teleskopy i sprawiają, że odległy obraz wydaje się bliższy. Szerokokątne obiektywy sprawiają, że obraz wydaje się bardziej oddalony; Obiektyw Panoramiczny jest specjalnym rodzajem obiektywu szerokokątnego, który jest przydatny do robienia zdjęć o szerokich przestrzeniach scenerii. Niektóre aparaty jednorazowe wyposażone są w obiektywy panoramiczne. Obiektyw rybie oko jest również specjalnym rodzajem szerokokątnego obiektywu, który celowo zniekształca obraz, dzięki czemu centralna część jest powiększana, a zewnętrzne szczegóły obrazu są kompresowane. Soczewki rybie oko pokrywają bardzo szerokie kąty, takie jak widoki horyzont do horyzontu. Innym obiektywem specjalnego przeznaczenia jest obiektyw zmiennoogniskowy, zwany także obiektywem „zoom”. Wykorzystuje ruchome elementy obiektywu, aby dostosować ogniskową, aby zbliżyć się do lub dalej od obiektu. Soczewki te są złożone i mogą zawierać od 12 do 20 elementów obiektywu; jednak jeden obiektyw zmiennoogniskowy może zastąpić kilka innych obiektywów. Niektóre aparaty kompaktowe mają również ograniczone funkcje zoomu, teleobiektywu lub szerokokątnego. Lustrzanka jednoobiektywowa (lustrzanka) jest wykonana w taki sposób, że fotograf widzi ten sam widok co obiektyw przez wizjer. Umożliwia to fotografowi zaplanowanie obrazu, który pojawi się na filmie, z elastycznością różnych wymiennych obiektywów.

Historia

obiektyw aparatu ewoluował od obiektywów optycznych opracowanych do innych celów i dojrzewał wraz z aparatem i filmem fotograficznym. W 1568 roku Wenecki szlachcic Daniel Barbaro umieścił obiektyw nad otworem w polu kamery i badał ostrość obrazu i ostrość. Jego pierwszy obiektyw pochodził z wypukłych okularów starca. Astronom Johann Kepler opisał eksperymenty Barbaro w 1611 roku, opisując pojedyncze i złożone soczewki, wyjaśniając odwracanie obrazu i powiększając obrazy poprzez grupowanie wypukłych i wklęsłych soczewek.

w 1800 roku pierwsze aparaty skrzynkowe miały obiektyw zamontowany w otworze w pudełku. Obiektyw odwrócił obraz na światłoczułej płytce z tyłu pudełka. Nie było migawki, aby otworzyć obiektyw; zamiast tego, osłona obiektywu został usunięty na kilka sekund lub dłużej, aby odsłonić płytkę. Poprawa czułości płytki wymagała sposobów kontrolowania ekspozycji. Maski o różnej wielkości otworach zostały wykonane do wkładania w pobliżu obiektywu. Przepona tęczówki została również opracowana do sterowania przysłoną. Jego metalowe liście otwierają się i zamykają, tworząc okrągły otwór, który może mieć różną średnicę.

w 1841 roku Joseph Petzval z Wiednia zaprojektował obiektyw portretowy z szybką przysłoną. Wcześniej obiektywy wykonane dla aparatów dagerotypicznych najlepiej nadawały się do fotografii krajobrazowej. Obiektyw petzvala pozwalał na wykonywanie portretów dziesięć razy szybciej, a fotografowanie było mniej prawdopodobne. W 1902 Paul Rudolph opracował soczewkę Zeiss Tessar, uważaną za najpopularniejszą, jaką kiedykolwiek stworzono. W 1918 roku wyprodukował Obiektyw Plazmat, który może być najlepszym obiektywem aparatu fotograficznego, jaki kiedykolwiek powstał. Wkrótce za Rudolfem poszedł Max Berek, który zaprojektował ostre, szybkie obiektywy, które idealnie nadawały się do miniaturowych aparatów fotograficznych.

inne istotne osiągnięcia w historii soczewek obejmują technologię powlekania soczewek, zastosowanie szkła ziem rzadkich i metody obliczeniowe możliwe przez komputer. Katharine B. W 1939 roku Blodgett opracował techniki cienkowarstwowych soczewek z folią mydlaną w celu usunięcia odbicia i poprawy przepuszczalności światła. C. Hawley Cartwright kontynuował prace Blodgetta, używając powłok fluorków metalicznych, w tym odparowanego magnezu i wapnia, które miały grubość 41 milionowych części cala.

projektowanie

projektowanie obiektywu aparatu rozpoczyna się od identyfikacji fotografa, który będzie go używał. Po zidentyfikowaniu rynku projektant obiektywu wybiera materiały optyczne i mechaniczne, projekt optyczny, odpowiednią metodę wytwarzania części mechanicznych oraz, w przypadku obiektywów z automatycznym ustawianiem ostrości, rodzaj Inter-twarzy między obiektywem a kamerą. Istnieją konwencje lub wzory dla różnych kategorii obiektywów, w tym makro, szerokokątnych i teleobiektywów, więc niektóre aspekty projektowe są znormalizowane. Postęp w materiałach daje projektantom wiele trudnych

Grupa obiektywów zwanych elementami obiektywu, które mają różne kształty i odległości separacji, tworzą obiektyw aparatu. Konstrukcja obiektywu polegała na sztuce optyka i znacznych eksperymentach. Obecnie programy komputerowe mogą regulować kształtowanie i rozstaw elementów soczewek, określać ich wpływ na siebie nawzajem oraz Oceniać koszty produkcji soczewek.

opcje jednak. Przy wyborze materiałów inżynier musi wziąć pod uwagę szereg metali na komponenty oraz różne rodzaje okularów i tworzyw sztucznych na soczewki, cały czas pamiętając o ostatecznym koszcie dla fotografa.

gdy projektant ukończy projekt, jego wydajność jest testowana za pomocą symulacji komputerowej. Programy komputerowe, które są specyficzne dla producentów obiektywów, informują projektanta, jaki rodzaj obrazu lub obrazu będzie wytwarzał obiektyw w środku obrazu i na jego krawędziach w zakresie działania obiektywu. Zakładając, że obiektyw przejdzie test symulacji komputerowej, kryteria wydajności, które zostały początkowo wybrane, zostaną ponownie sprawdzone, aby potwierdzić, że obiektyw spełnia zidentyfikowane potrzeby. Prototyp jest produkowany w celu przetestowania rzeczywistej wydajności. Obiektyw jest testowany w różnych warunkach temperaturowych i środowiskowych, w każdej pozycji przysłony i przy każdej ogniskowej dla obiektywów zoom. Mapy celów w laboratorium są fotografowane, podobnie jak warunki polowe o zmiennym świetle i cieniu. Niektóre soczewki szybko starzeją się w badaniach laboratoryjnych, aby sprawdzić ich trwałość.

Jeśli obiektyw ustawia ostrość automatycznie, konieczne są dodatkowe prace projektowe, ponieważ moduł autofokus (Af) musi współpracować z wieloma korpusami aparatu. Moduł AF wymaga zarówno oprogramowania, jak i konstrukcji mechanicznej. Obszerne testy prototypów są przeprowadzane na tych obiektywach ze względu na ich złożone funkcje i ponieważ oprogramowanie jest dostrojone do każdego obiektywu.

surowce

surowce do samych obiektywów, powłoki, lufy lub obudowy obiektywu aparatu i mocowania obiektywu są opisane poniżej w sekcji produkcja.

proces produkcyjny

szlifowanie i polerowanie elementów soczewek

• 1 szkło optyczne jest dostarczane do producentów obiektywów przez wyspecjalizowanych dostawców. Zwykle jest dostarczany jako „płyta prasowana” lub krojona płyta szklana, z której wycinane są elementy. Elementy szklane są kształtowane do form wklęsłych lub wypukłych za pomocą maszyny do generowania krzywych, która jest szlifierką pierwszego stopnia. Aby osiągnąć specyfikację swojego kształtu, soczewka przechodzi przez sekwencję procesów, w których jest szlifowana przez polerowanie cząstek w wodzie. Cząstki polerujące stają się mniejsze w każdym kroku, gdy soczewka jest udoskonalana. Generowanie krzywej i późniejsze szlifowanie różnią się szybkością w zależności od kruchości, miękkości i właściwości utleniania materiałów optycznych.

  po szlifowaniu i polerowaniu elementy są wyśrodkowane tak, aby zewnętrzna krawędź soczewki była idealna w obwodzie względem linii środkowej lub osi optycznej soczewki. Soczewki wykonane z tworzywa sztucznego lub klejonego szkła i żywicy są wytwarzane w tych samych procesach. Łączone materiały są używane do produkcji soczewek o powierzchniach nie sferycznych, a Soczewki te są nazywane ” asferycznymi hybrydowymi.”Asferyczne powierzchnie tych soczewek są uzupełniane podczas centrowania.

Soczewki Do Powlekania

• 2 uformowane soczewki są powlekane, aby chronić materiał przed utlenianiem, aby zapobiec odbiciom i spełnić wymagania dotyczące „zaprojektowanej transmisji widma”lub balansu kolorów i odwzorowania. Powierzchnie soczewek są dokładnie czyszczone przed powlekaniem. Techniki nakładania powłok i same powłoki są głównymi punktami sprzedaży soczewek producenta i są starannie strzeżonymi tajemnicami. Niektóre rodzaje powłok obejmują tlenki metali, fluorki ze stopów lekkich i warstwy kwarcu, które są nakładane na soczewki i lustra w procesie próżniowym. Można nakładać kilka warstw powłoki, aby uzyskać najlepszy kolor i przepuszczalność światła, ale nadmierne powlekanie może zmniejszyć światło przechodzące przez soczewkę i ograniczyć jej użyteczność.

• 3 lufa zawiera podwozie, które obsługuje różne elementy obiektywu i kosmetyczny wygląd zewnętrzny. Metalowe mocowania, rowki i ruchome części obiektywu mają kluczowe znaczenie dla wydajności obiektywu i są obrabiane do bardzo specyficznych tolerancji. Mocowanie Obiektywu może być wykonane z mosiądzu, aluminium lub tworzywa sztucznego. Większość metalowych elementów lufy jest odlewana ciśnieniowo i obrabiana. Metalowe uchwyty wytrzymują dłużej, zachowują swoje wymiary, mogą być precyzyjniej obrabiane i w razie potrzeby mogą być demontowane w celu wymiany elementów. Plastikowe uchwyty są tańsze i lżejsze. Jeśli beczka jest wykonana z tworzywa konstrukcyjnego, jest wytwarzana przez wysoce wydajną i precyzyjną metodę formowania wtryskowego. Wewnętrzne powierzchnie lufy są również powlekane, aby je chronić i zapobiegać wewnętrznym odbiciom i rozbłyskom.

montaż obiektywu

• 4 Inne części obiektywu, takie jak membrana i moduł auto focus, są produkowane jako podzespoły. Przepona tęczówki zbudowana jest z zakrzywionych liści wyciętych z cienkich arkuszy metalu. Metalowe liście są utrzymywane na miejscu przez dwie płytki. Jedna płyta jest stała, druga porusza się i ma gniazda na przesuwne kołki. Przesuwają one liście z powrotem w kierunku lufy, aby otworzyć membranę lub do środka, aby zamknąć otwór, gdy pierścień F-stop jest obracany. Zespół membrany mocuje się na miejscu, gdy mocowanie obiektywu jest przymocowane do końca lufy. Dodano również autofokus, elementy optyczne są ustawione, a obiektyw jest uszczelniony. Po ostatecznym montażu soczewka jest regulowana i dokładnie sprawdzana. Musi spełniać standardy projektowe dotyczące rozdzielczości optycznej, funkcji mechanicznej i odpowiedzi auto focus. Soczewki mogą być również testowane poprzez poddanie ich wstrząsom, upadkom i wibracjom.

Kontrola jakości

podejścia do produkcji soczewek różnią się znacznie w zależności od firmy. Niektórzy używają pełnej automatyzacji, w tym robotów przemysłowych, aby wytwarzać swoje produkty, inni używają dużych linii montażowych, a jeszcze inni szczycą się ręcznym wytwarzaniem. Jakość i precyzja są jednak niezbędne do produkcji soczewek, niezależnie od podejścia produkcyjnego. Przychodzące materiały i komponenty są rygorystycznie kontrolowane pod kątem jakości i zgodności ze specyfikacjami technicznymi. Zautomatyzowane procesy są również stale kontrolowane i poddawane kontroli tolerancji. Ręczne rzemiosło jest wykonywane tylko przez wykwalifikowanych rzemieślników z wieloletnim stażem. Kontrola jakości i testy warunków skrajnych są uwzględniane w każdym etapie produkcji, a elementy i komponenty są mierzone za pomocą precyzyjnych przyrządów. Niektóre urządzenia pomiarowe są sterowane laserowo i mogą wykrywać odchylenia mniejsze niż 0,0001 milimetra na powierzchni soczewki lub w centrowaniu soczewki.

przyszłość

obiektywy aparatu cieszą się nowościami w wielu dziedzinach. Zainteresowanie konsumentów najlepszymi zdjęciami za najniższą cenę doprowadziło do jednorazowych aparatów z prostymi, ale skutecznymi obiektywami. Obiektywy dla profesjonalnych fotografów oraz do specjalistycznych zastosowań takich jak wysokowydajne lornetki czy teleskopy wykonane są z egzotycznych i „nie preferowanych” okularów, które są bardziej czułe, drogie i trudniejsze do uzyskania niż tradycyjne materiały. Są one nazywane „nienormalną dyspersją”, ponieważ łączą wszystkie kolory w świetle przechodzącym przez soczewkę, aby uzyskać najlepsze obrazy, zamiast pozwalać na rozproszenie kolorów jak zwykła soczewka. Woda i inne ciecze również zginają światło, a naukowcy zidentyfikowali Ciecze, które są nienormalnie dyspersyjne i mogą być uwięzione między warstwami zwykłego szkła, aby uzyskać taką samą jakość obrazu jak egzotyczne szkło optyczne. Zwykłe lub” preferowane ” szkło (preferowane ze względu na niski koszt i urabialność) jest klejone wokół cieczy za pomocą elastycznego kleju silikonowego. Otrzymana „płynna soczewka” może zastąpić kilka elementów w profesjonalnej jakości soczewce. Zmniejsza również wymaganą powłokę i wymaganą ilość polerowania soczewek, ponieważ ciecz wypełnia niedoskonałości w szkle. Koszt soczewki jest zmniejszony, a właściwości przepuszczalności światła poprawione. Producenci soczewek w USA, Japonii i Europie przygotowują się do produkcji płynnych soczewek w najbliższej przyszłości.