Lente da Câmera

Fundo

A lente da câmera é uma invenção que tenta duplicar o funcionamento do olho humano. Assim como o olho, a lente vê uma imagem, a concentra e transmite suas cores, nitidez e brilho através da câmera para o filme fotográfico, que, como nossa memória, registra a imagem para processamento e uso futuro. As lentes são feitas de vidro óptico ou plástico. Eles concentram os raios de luz refratando-os ou dobrando-os para que se encontrem ou convergam em um ponto comum.

uma lente simples ” vê ” bem através de seu centro, mas sua visão em torno das bordas tende a borrar. Desfocagem, mudanças de cor, distorção de linhas e halos de cor em torno de objetos são causados por defeitos na lente chamados aberrações. Algumas aberrações podem ser corrigidas na lente simples moldando uma ou ambas as superfícies para que sejam asféricas; as curvas asféricas variam como as curvas de uma parábola, em vez de permanecerem constantes como a curvatura de uma esfera. Uma lente de câmera reduz os efeitos das aberrações substituindo uma lente simples por um grupo de lentes chamadas elementos de lente, que são lentes de diferentes formas e distâncias de separação. A lente se torna mais complexa à medida que uma maior correção da visão é alcançada. A lente também será mais complexa dependendo do tamanho da abertura—a abertura que permite a passagem da luz—e do alcance dos ângulos que “vê.”O design das lentes costumava depender da arte do oftalmologista e de uma experimentação considerável. Hoje, os programas de computador podem ajustar a modelagem e o espaçamento dos elementos da lente, determinar seus efeitos uns sobre os outros e avaliar os custos de produção da lente.

os elementos da lente são geralmente descritos por sua forma. A lente convexa se curva para fora; uma lente biconvexa se curva para fora em ambos os lados, e uma lente plano-convexa é plana de um lado e externamente curvada do outro. Existem também lentes côncavas, bicôncavas e planas-côncavas. Os elementos não são necessariamente simétricos e podem se curvar mais de um lado do que o outro. O espessamento do meio da lente em relação às bordas faz com que os raios de luz convergam ou se concentrem. Lentes com bordas grossas e médios finos fazem os raios de luz se dispersarem. Uma lente de câmera complexa contém vários elementos especialmente agrupados. A combinação da composição, forma e agrupamento dos elementos maximiza as propriedades de flexão de luz dos elementos individuais para produzir a imagem desejada. A lente é focada movendo-a mais perto ou mais longe do Filme ou plano focal. A lente pode ser torcida, fazendo com que os elementos da lente se movam para dentro e para fora ao longo de uma rosca espiral usinada no invólucro da lente. Torcer a lente também move uma escala na caixa que mostra a distância do melhor foco.

o batente ou diafragma é uma parte especializada da lente. Em câmeras simples, a parada é uma parada fixa ou um anel de chapa preta que é permanentemente definido na frente da lente. Câmeras de caixa, Câmeras de estúdio e algumas câmeras de fabricação européia usam uma parada deslizante, que é uma tira de metal que desliza pela frente da lente entre as ranhuras. Tem dois ou mais furos de tamanhos diferentes que são as aberturas. As lentes com uma parada variável têm um anel usinado na parte externa do suporte da lente, impresso com números f-stop. Ao girar este anel, O diafragma pode ser aberto ou fechado. Este diafragma de íris funciona muito parecido com a íris do olho, permitindo ajustes para condições de luz variadas.

a lente em uma câmera compacta é geralmente uma lente de uso geral com uma distância focal normal que tira fotos de uma imagem da maneira como nossos olhos a veem. Lentes projetadas para fins especiais são usadas com câmeras mais avançadas. As lentes telefoto funcionam muito como binóculos ou telescópios, e fazem uma imagem distante parecer mais próxima. As lentes grande angulares fazem a imagem parecer mais distante; uma lente panorâmica é um tipo especial de lente grande angular que é útil para tirar fotos de amplas extensões de cenário. Algumas câmeras descartáveis estão equipadas com lentes panorâmicas. Uma lente olho de peixe também é um tipo especial de lente grande angular que distorce deliberadamente a imagem para que a parte central seja ampliada e os detalhes externos da imagem sejam compactados. As lentes olho de peixe cobrem ângulos muito amplos, como vistas do horizonte para o horizonte. Outra lente de propósito especial é a lente de foco variável, também chamada de lente “zoom”. Ele usa elementos de lente móveis para ajustar a distância focal para ampliar mais perto ou mais longe do assunto. Essas lentes são complexas e podem conter de 12 a 20 elementos da lente; no entanto, uma lente de foco variável pode substituir várias outras lentes. Algumas câmeras compactas também têm zoom limitado, telefoto ou recursos de grande angular. A câmera reflex de lente única (SLR) é feita para que o fotógrafo veja a mesma visão da lente através do visor. Isso permite que o fotógrafo planeje a imagem que aparecerá no filme com a flexibilidade de uma variedade de lentes intercambiáveis.

história

a lente da câmera evoluiu a partir de lentes ópticas desenvolvidas para outros fins, e amadureceu com a câmera e filme fotográfico. Em 1568, um nobre veneziano, Daniel Barbaro, colocou uma lente sobre o buraco em uma caixa de câmera e estudou a nitidez da imagem e do foco. Sua primeira lente foi de óculos convexos de um velho. O astrônomo Johann Kepler elaborou os experimentos de Barbaro em 1611, descrevendo lentes simples e compostas, explicando a reversão da imagem e ampliando imagens agrupando lentes convexas e côncavas.

nos anos 1800, as primeiras câmeras box tinham uma lente montada na abertura da caixa. A lente inverteu a imagem em uma placa sensível à luz na parte de trás da caixa. Não havia obturador para abrir a lente; em vez disso, uma tampa da lente foi removida por vários segundos ou mais para expor a placa. Melhorias na sensibilidade da placa exigiram formas de controlar a exposição. Máscaras com aberturas de diferentes tamanhos foram feitas para inserção perto da lente. O diafragma da íris também foi desenvolvido para controlar a abertura. Suas folhas de metal se abrem e se fecham para formar uma abertura circular que pode variar em diâmetro.

em 1841, Joseph Petzval de Viena projetou uma lente de retrato com uma abertura rápida. Anteriormente, as lentes feitas para câmeras daguerreotype eram mais adequadas para fotografia de paisagem. A lente de Petzval permitiu que os retratos fossem tirados dez vezes mais rápido, e a fotografia era menos provável de ser desfocada. Em 1902, Paul Rudolph desenvolveu a lente Zeiss Tessar, considerada a mais popular já criada. Em 1918, ele produziu a lente Plasmat, que pode ser a melhor lente de câmera já feita. Rudolph foi seguido em breve por Max Berek, que projetou Lentes afiadas e rápidas que eram ideais para câmeras em miniatura.

outros desenvolvimentos essenciais na história das lentes incluem tecnologia de revestimento de lentes, uso de vidro de terras raras e métodos de cálculo possíveis pelo computador. Katharine B. Blodgett desenvolveu técnicas para lentes de revestimento fino com filme de sabão para remover a reflexão e melhorar a transmissão de luz em 1939. C. Hawley Cartwright continuou o trabalho de Blodgett usando revestimentos de fluoretos metálicos, incluindo magnésio evaporado e cálcio com quatro milionésimos de polegada de espessura.

Design

o Design de uma lente de câmera começa identificando o fotógrafo que a usará. Quando o mercado é identificado, o designer de lentes seleciona os materiais ópticos e mecânicos, o design óptico, o método apropriado para fazer as peças mecânicas e, para lentes de foco automático, o tipo de inter-face entre a lente e a câmera. Existem convenções ou padrões para as diferentes categorias de lentes, incluindo Lentes macro, grande angular e telefoto, portanto, alguns aspectos do design são padronizados. Os avanços em materiais dão aos designers muitos desafios

um grupo de lentes chamadas elementos de lente, que são de diferentes formas e distâncias de separação, compõem a lente da câmera. O design das lentes costumava depender da arte do oftalmologista e de uma experimentação considerável. Hoje, os programas de computador podem ajustar a modelagem e o espaçamento dos elementos da lente, determinar seus efeitos uns sobre os outros e avaliar os custos de produção da lente.

opções, no entanto. Ao selecionar materiais, o engenheiro deve considerar uma gama de metais para os componentes e vários tipos de óculos e plásticos para as lentes, o tempo todo consciente do custo final para o fotógrafo.

quando o designer concluiu o projeto, seu desempenho é testado por simulação de computador. Programas de computador específicos para fabricantes de lentes informam ao designer que tipo de imagem ou imagem a lente produzirá no centro da imagem e em suas bordas para a faixa de operação da lente. Supondo que a lente passe no teste de simulação por computador, os critérios de desempenho escolhidos inicialmente são revisados novamente para confirmar que a lente atende às necessidades identificadas. Um protótipo é fabricado para testar o desempenho real. A lente é testada sob diferentes temperaturas e condições ambientais, em todas as posições de abertura e em todas as distâncias focais para lentes de zoom. Os gráficos de destino em um laboratório são fotografados, assim como as condições de campo de luz e sombra variáveis. Algumas lentes são envelhecidas rapidamente em testes de laboratório para verificar sua durabilidade.

trabalho de design adicional é necessário se a lente focalizar automaticamente, porque o módulo de foco automático (AF) deve funcionar com uma variedade de corpos da câmera. O módulo AF requer software e design mecânico. Testes extensivos de protótipos são realizados nessas lentes por causa de suas funções complexas e porque o software é ajustado para cada lente.

matérias-primas

as matérias-primas para as próprias lentes, o revestimento, o barril ou a caixa para a lente da câmera e os suportes das lentes são descritos abaixo na seção de fabricação.

o processo de fabricação

elementos de Lente De Moagem e polimento

• 1 o vidro óptico é fornecido aos fabricantes de lentes por fornecedores especializados. Normalmente, é fornecido como uma” placa prensada ” ou placa de vidro fatiada da qual os elementos são cortados. Os elementos de vidro são moldados a formas côncavas ou convexas por uma máquina geradora de curvas que é um moedor de primeiro passo. Para atingir as especificações de sua forma, uma lente passa por uma sequência de processos nos quais é moída polindo partículas na água. As partículas de polimento tornam-se menores em cada etapa à medida que a lente é refinada. A geração de curvas e a retificação subsequente variam em velocidade, dependendo das propriedades de fragilidade, suavidade e oxidação dos materiais ópticos.

  após a moagem e polimento, os elementos são centrados de modo que a borda externa da lente é perfeita em circunferência em relação à linha central ou eixo óptico da lente. Lentes feitas de plástico ou vidro ligado e resina são produzidas pelos mesmos processos. Materiais colados são usados para fazer lentes com superfícies não esféricas, e essas lentes são chamadas de “asféricas híbridas.”As superfícies asféricas dessas lentes são concluídas durante a centralização.

lentes de revestimento

• 2 As lentes formadas são revestidas para proteger o material da oxidação, para evitar reflexos e para atender aos requisitos de “transmissão de espectro projetada” ou equilíbrio de cores e reprodução. As superfícies da lente são cuidadosamente limpas antes do revestimento. As técnicas para aplicar revestimentos e os próprios revestimentos são os principais pontos de venda para as lentes de um fabricante e são segredos cuidadosamente guardados. Alguns tipos de revestimentos incluem óxidos metálicos, fluoretos de liga leve e camadas de quartzo que são aplicadas a Lentes e espelhos por um processo de vácuo. Várias camadas de revestimento podem ser aplicadas para a melhor cor e transmissão de luz, mas o revestimento excessivo pode reduzir a luz que passa pela lente e limitar sua utilidade.

produzindo o barril

• 3 O barril inclui o chassi que suporta os vários elementos da lente e o exterior cosmético. Montagens de Metal, ranhuras e partes móveis da lente são críticas para o desempenho da lente e são usinadas para tolerâncias muito específicas. As montagens de lente podem ser feitas de latão, alumínio ou plástico. A maioria dos componentes de barril de metal são fundidos e usinados. As montagens de Metal duram mais, mantêm suas dimensões, podem ser usinadas com mais precisão e podem ser desmontadas para substituir elementos, se necessário. Os suportes de plástico são menos caros e de peso mais leve. Se o barril é feito de plástico de engenharia, é produzido por um método altamente eficiente e preciso de moldagem por injeção. As superfícies internas do cano também são revestidas para protegê-las e evitar reflexos e reflexos internos.

montagem da lente

• 4 Outras partes da lente, como o diafragma e o módulo de foco automático, são produzidas como subconjuntos. O diafragma da íris é construído de folhas curvas cortadas de folhas finas de metal. As folhas de metal são mantidas no lugar por duas placas. Uma placa é fixa, a outra se move e possui slots para pinos deslizantes. Estes deslizam as folhas de volta para o barril para abrir o diafragma ou para o centro para fechar a abertura à medida que o anel f-stop é girado. O conjunto do diafragma é fixado no lugar quando o suporte da lente é preso à extremidade do cano. O foco automático também é adicionado, os elementos ópticos são posicionados e a lente é selada. Após a montagem final, a lente é ajustada e inspecionada rigorosamente. Ele deve atender aos padrões de design para resolução óptica, função mecânica e Resposta de foco automático. As lentes também podem ser testadas submetendo-as a choques, quedas e vibrações.

Controle de qualidade

as abordagens para a fabricação de lentes variam muito entre as empresas. Alguns usam automação completa, incluindo robôs industriais para fabricar seus produtos, outros usam grandes linhas de montagem e outros ainda se orgulham de criar à mão. Qualidade e precisão são essenciais para a produção de lentes, no entanto, independentemente da abordagem de fabricação. Os materiais e componentes recebidos são rigorosamente inspecionados quanto à qualidade e conformidade com as especificações de engenharia. Os processos automatizados também são inspecionados constantemente e submetidos a verificações de tolerância. O artesanato manual é realizado apenas por artesãos qualificados com longos anos de treinamento. Os testes de controle de qualidade e estresse são incorporados em cada etapa de fabricação, e elementos e componentes são medidos com instrumentos precisos. Alguns dispositivos de medição são controlados a laser e podem detectar desvios de menos de 0,0001 milímetro em uma superfície de lente ou em centralização de lente.

o futuro

as lentes da câmera estão desfrutando de novos desenvolvimentos em muitas áreas. O interesse do consumidor pelas melhores fotos pelo menor custo levou a câmeras descartáveis com lentes simples, mas eficazes. As lentes para fotógrafos profissionais e para usos especializados, como binóculos ou telescópios de alto desempenho, são feitas com óculos exóticos e “não preferidos” que são mais sensíveis, caros e mais difíceis de obter do que os materiais tradicionais. Estes são chamados de materiais de “dispersão anormal” porque mesclam todas as cores na luz que passa pela lente para produzir as melhores imagens, em vez de permitir que as cores se dispersem como uma lente simples. A água e outros líquidos também dobram a luz, e os cientistas identificaram líquidos que são anormalmente dispersivos e podem ser presos entre camadas de vidro comum para produzir a mesma qualidade de imagem do vidro óptico exótico. O vidro comum ou “preferido” (preferido por causa do baixo custo e trabalhabilidade) é ligado ao redor do líquido com adesivo de silicone flexível. A “lente líquida” resultante pode substituir vários elementos em uma lente de qualidade profissional. Também reduz o revestimento necessário e a quantidade de polimento da lente necessária porque o líquido preenche as imperfeições do vidro. O custo da lente é reduzido e as propriedades de transmissão de luz são aprimoradas. Fabricantes de lentes nos EUA, Japão e Europa estão se preparando para produzir lentes líquidas em um futuro próximo.