kameralins

Bakgrund

kameralinsen är en uppfinning som försöker duplicera driften av det mänskliga ögat. Precis som ögat ser linsen en bild, fokuserar den och överför dess färger, skärpa och ljusstyrka genom kameran till den fotografiska filmen, som, precis som vårt minne, registrerar bilden för bearbetning och framtida användning. Objektiv är gjorda av optiskt glas eller plast. De fokuserar ljusstrålar genom att bryta eller böja dem så att de möts eller konvergerar vid en gemensam punkt.

en enkel lins ” ser ” bra genom sitt centrum, men dess syn runt kanterna tenderar att suddas ut. Oskärpa, färgförändringar, snedvridning av linjer och färghalor runt objekt orsakas av defekter i linsen som kallas avvikelser. Vissa avvikelser kan korrigeras i den enkla linsen genom att forma en eller båda ytorna så att de är asfäriska; asfäriska kurvor varierar som kurvorna i en parabel, snarare än att hålla sig konstant som krökningen i en sfär. En kameralins minskar effekterna av avvikelser genom att ersätta en enkel lins med en grupp linser som kallas linselement, som är linser av olika former och separationsavstånd. Linsen blir mer komplex eftersom större synkorrigering uppnås. Linsen kommer också att vara mer komplex beroende på bländarens storlek—öppningen som tillåter ljus att passera igenom—och det antal vinklar det ”ser.”Linsdesign brukade förlita sig på optikerns konst och betydande experiment. Idag kan datorprogram justera formningen och avståndet mellan linselement, bestämma deras effekter på varandra och utvärdera kostnaderna för linsproduktion.

linselement beskrivs vanligtvis av deras form. Den konvexa linsen böjer sig utåt; en bikonvex lins böjer sig utåt på båda sidor, och en plano-konvex lins är platt på ena sidan och utåt krökt på den andra. Det finns också konkava lenes, biconcave och plano-konkava linser. Elementen är inte nödvändigtvis symmetriska och kan kurva mer på ena sidan än den andra. Förtjockning av linsens mitt i förhållande till dess kanter orsakar ljusstrålar att konvergera eller fokusera. Linser med tjocka kanter och tunna mellandelar gör ljusstrålar spridda. En komplex kameralins innehåller ett antal element speciellt grupperade. Kombinationen av elementens sammansättning, form och gruppering maximerar de enskilda elementens ljusböjningsegenskaper för att producera den önskade bilden. Linsen fokuseras genom att flytta den närmare eller längre från filmen eller fokalplanet. Linsen kan vridas, vilket gör att linselementen rör sig in och ut längs en spiralskruvgänga bearbetad i linsens hölje. Vridning av linsen flyttar också en skala på höljet som visar avståndet för det bästa fokuset.

stoppet eller membranet är en specialiserad del av linsen. I enkla kameror är stoppet ett fast stopp eller en ring av svart plåt som är permanent inställd framför linsen. Boxkameror, studiokameror och vissa kameror av europeisk tillverkning använder ett glidstopp, vilket är en remsa av metall som glider över linsens framsida mellan spåren. Den har två eller flera hål i olika storlekar som är öppningarna. Objektiv med variabelt stopp har en bearbetad ring på utsidan av linsfästet, tryckt med f-stop-nummer. Genom att vrida denna ring kan membranet öppnas eller stängas. Denna iris membran fungerar ungefär som iris i ögat för att tillåta justeringar för olika ljusförhållanden.

linsen i en kompaktkamera är vanligtvis en generell lins med en normalbrännvidd som tar bilder av en bild som våra ögon ser den. Objektiv avsedda för speciella ändamål används med mer avancerade kameror. Teleobjektiv fungerar ungefär som kikare eller teleskop, och gör en avlägsen bild visas närmare. Vidvinkelobjektiv gör att bilden visas längre bort; en panoramalins är en speciell typ av vidvinkelobjektiv som är användbar för att ta bilder av breda landskap. Vissa engångskameror är utrustade med panoramalinser. En fiskögonlins är också en speciell typ av vidvinkelobjektiv som medvetet snedvrider bilden så att den centrala delen förstoras och de yttre bilddetaljerna komprimeras. Fiskögonlinser täcker mycket vida vinklar som horisont-till-Horisont-vyer. En annan speciell lins är variabelfokuslinsen, även kallad en” zoom ” – lins. Den använder rörliga linselement för att justera brännvidden för att zooma närmare eller längre bort från motivet. Dessa linser är komplexa och kan innehålla 12 till 20 linselement; emellertid kan en lins med variabel fokus ersätta flera andra linser. Vissa Kompaktkameror har också begränsade zoom -, Tele-eller vidvinkelfunktioner. SLR-kameran (single-lens reflex) är gjord så att fotografen ser samma vy som linsen genom sökaren. Detta gör det möjligt för fotografen att planera bilden som kommer att visas på film med flexibiliteten hos en mängd utbytbara linser.

historia

kameralinsen utvecklades från optiska linser utvecklade för andra ändamål och mognade med kameran och fotografisk film. År 1568 placerade en venetiansk adelsman, Daniel Barbaro, en lins över hålet i en kamerabox och studerade skärpa av bild och fokus. Hans första lins var från en gammal mans konvexa glasögon. Astronomen Johann Kepler utarbetade Barbaros experiment 1611 genom att beskriva enkla och sammansatta linser, förklara bildomvandling och förstora bilder genom att gruppera konvexa och konkava linser.

på 1800-talet hade de första lådkamerorna en lins monterad i öppningen i lådan. Linsen inverterade bilden på en ljuskänslig platta på baksidan av lådan. Det fanns ingen slutare för att öppna linsen; istället togs ett linsskydd bort i flera sekunder eller längre för att exponera plattan. Förbättringar i plattans känslighet krävde sätt att kontrollera exponeringen. Masker med olika storlekar öppningar gjordes för införande nära linsen. Irismembranet utvecklades också för att styra bländaren. Dess metall lämnar öppna och nära varandra för att bilda en cirkulär öppning som kan varieras i diameter.

år 1841 designade Joseph Petzval från Wien en porträttlins med snabb bländare. Tidigare var linser gjorda för daguerreotypkameror bäst lämpade för landskapsfotografering. Petzvals lins gjorde det möjligt att ta porträtt tio gånger snabbare, och fotografiet var mindre sannolikt att bli suddigt. 1902 utvecklade Paul Rudolph Zeiss Tessar-linsen, som anses vara den mest populära som någonsin skapats. 1918 producerade han Plasmat-linsen, som kan vara den finaste kameralinsen som någonsin gjorts. Rudolph följdes kort av Max Berek, som designade skarpa, snabba linser som var idealiska för miniatyrkameror.

andra viktiga utvecklingar i linshistoriken inkluderar linsbeläggningsteknik, användning av sällsynt jordartsglas och beräkningsmetoder som möjliggjorts av datorn. Katharine B. Blodgett utvecklade tekniker för tunna beläggningslinser med tvålfilm för att avlägsna reflektion och förbättra ljusöverföringen 1939. C. Hawley Cartwright fortsatte Blodgetts arbete genom att använda beläggningar av metallfluorider, inklusive förångat magnesium och kalcium som var fyra miljoner tum tjocka.

Design

design av en kameralins börjar med att identifiera fotografen som ska använda den. När marknaden identifieras väljer linsdesignern de optiska och mekaniska materialen, den optiska designen, lämplig metod för att göra de mekaniska delarna och, för autofokuslinser, typen av ansikte mellan linsen och kameran. Det finns konventioner eller mönster för de olika kategorierna av linser, inklusive Makro -, vidvinkel-och teleobjektiv, så vissa designaspekter är standardiserade. Framsteg inom material ger designers många utmanande

en grupp linser som kallas linselement, som har olika former och avstånd för separation, utgör kameralinsen. Linsdesign används för att förlita sig på optiker konst och betydande experiment. Idag kan datorprogram justera formningen och avståndet mellan linselement, bestämma deras effekter på varandra och utvärdera kostnaderna för linsproduktion.

alternativ, emellertid. Vid val av material måste ingenjören överväga en rad metaller för komponenterna och olika typer av glasögon och plast för linserna, samtidigt som han är medveten om den slutliga kostnaden för fotografen.

när designern har slutfört designen testas dess prestanda genom datorsimulering. Datorprogram som är specifika för linstillverkare berättar för designern vilken typ av bild eller bild linsen kommer att producera i mitten av bilden och vid dess kanter för linsens Drift. Förutsatt att linsen klarar datorsimuleringstestet granskas kriterierna för prestanda som valdes initialt igen för att bekräfta att linsen uppfyller de identifierade behoven. En prototyp tillverkas för att testa den faktiska prestandan. Linsen testas under varierande temperatur-och miljöförhållanden, vid varje bländarposition och vid varje brännvidd för zoomlinser. Måldiagram i ett laboratorium fotograferas, liksom fältförhållanden med varierande ljus och skugga. Vissa linser åldras snabbt i laboratorietester för att kontrollera deras hållbarhet.

ytterligare designarbete behövs om objektivet fokuserar automatiskt, eftersom autofokus (AF) – modulen måste fungera med en rad kamerahus. AF-modulen kräver både programvara och mekanisk design. Omfattande prototyptestning utförs på dessa linser på grund av deras komplexa funktioner och eftersom programvaran är finjusterad till varje lins.

råvaror

råvarorna för själva linserna, beläggningen, tunnan eller höljet för kameralinsen och linsfästen beskrivs nedan i tillverkningssektionen.

tillverkningsprocessen

slipning och polering av linselement

• 1 optiskt glas levereras till linstillverkare av specialiserade leverantörer. Vanligtvis tillhandahålls den som en” pressad platta ” eller skivad glasplatta från vilken elementen skärs. Glaselementen är formade till konkava eller konvexa former av en kurvgeneratormaskin som är en första stegs Kvarn. För att nå specifikationerna för sin form går en lins genom en sekvens av processer där den males genom att polera partiklar i vatten. Poleringspartiklarna blir mindre i varje steg när linsen förfinas. Kurvgenerering och efterföljande slipning varierar i hastighet beroende på de optiska materialets svaghet, mjukhet och oxidationsegenskaper.

  efter slipning och polering centreras elementen så att linsens ytterkant är perfekt i omkrets i förhållande till linsens mittlinje eller optiska axel. Linser av plast eller bundet glas och harts produceras av samma processer. Bundna material används för att göra linser med icke-sfäriska ytor, och dessa linser kallas ”hybrid aspherics.”De asfäriska ytorna på dessa linser är färdiga under centrering.

Beläggningslinser

• 2 formade linser är belagda för att skydda materialet från oxidation, för att förhindra reflektioner och för att uppfylla kraven för ”designad spektrumöverföring” eller färgbalans och återgivning. Linsytorna rengörs noggrant före beläggning. Tekniker för att applicera beläggningar och beläggningarna själva är viktiga försäljningsställen för tillverkarens linser och är noggrant bevakade hemligheter. Vissa typer av beläggningar inkluderar metalloxider, lättlegerade fluorider och lager av kvarts som appliceras på linser och speglar genom en vakuumprocess. Flera lager av beläggning kan appliceras för bästa färg och ljusöverföring, men överdriven beläggning kan minska ljuset som passerar genom linsen och begränsa dess användbarhet.

producera tunnan

• 3 tunnan innehåller chassit som stöder de olika linselementen och det kosmetiska utsidan. Metallfästen, spår och rörliga delar av linsen är kritiska för linsens prestanda och bearbetas till mycket specifika toleranser. Linsfästen kan vara gjorda av mässing, aluminium eller plast. De flesta metallfatkomponenter är gjutna och bearbetade. Metallfästen håller längre, behåller sina dimensioner, kan bearbetas mer exakt och kan demonteras för att ersätta element, om det behövs. Plastfästen är billigare och har lättare vikt. Om tunnan är tillverkad av teknisk plast, produceras den med en mycket effektiv och exakt formsprutningsmetod. De inre ytorna på tunnan är också belagda för att skydda dem och för att förhindra inre reflektion och flare.

montering av linsen

• 4 andra delar av linsen, såsom membranet och autofokusmodulen, produceras som underenheter. Irismembranet är konstruerat av böjda löv skurna av tunna metallplåtar. Metallbladen hålls på plats av två plattor. En platta är fast, den andra rör sig och har slitsar för glidstift. Dessa skjuter bladen tillbaka mot pipan för att öppna membranet eller in i mitten för att stänga öppningen när f-stoppringen vrids. Membranenheten är fastsatt på plats när linsfästet är fastsatt i änden av cylindern. Autofokus läggs också till, de optiska elementen är placerade och linsen är förseglad. Efter slutmontering justeras linsen och inspekteras noggrant. Det måste uppfylla designstandarderna för optisk upplösning, mekanisk funktion och autofokusrespons. Linser kan också testas genom att utsätta dem för stötar, droppar och vibrationer.

kvalitetskontroll

metoder för linstillverkning varierar mycket mellan företag. Vissa använder full automation inklusive industrirobot s för att göra sina produkter, andra använder stora monteringslinjer, och ytterligare andra är stolta över hantverk. Kvalitet och precision är dock avgörande för linsproduktionen, oavsett tillverkningsmetod. Inkommande material och komponenter inspekteras noggrant för kvalitet och överensstämmelse med tekniska specifikationer. Automatiserade processer inspekteras också ständigt och utsätts för toleranskontroller. Handhantverk utförs endast av skickliga hantverkare med långa års träning. Kvalitetskontroll och stresstester ingår i varje tillverkningssteg, och element och komponenter mäts med exakta instrument. Vissa mätinstrument är laserstyrda och kan upptäcka avvikelser på mindre än 0,0001 millimeter i en linsyta eller i linscentrering.

framtiden

kameralinser njuter av nya utvecklingar på många områden. Konsumentens intresse för de bästa bilderna till lägsta kostnad har lett till engångskameror med enkla men effektiva linser. Linser för professionella fotografer och för specialiserade användningsområden som högpresterande kikare eller teleskop är gjorda med exotiska och ”icke-föredragna” glasögon som är känsligare, dyrare och svårare att få än traditionella material. Dessa kallas ”onormal dispersion” material eftersom de sammanfogar alla färger i ljuset som passerar genom linsen för att producera de bästa bilderna, snarare än att låta färger sprida sig som en enkel lins. Vatten och andra vätskor böjer också ljus, och forskare har identifierat vätskor som är onormalt dispersiva och kan fångas mellan lager av vanligt glas för att producera samma bildkvalitet som exotiskt optiskt glas. Det vanliga eller” föredragna ” glaset (föredraget på grund av låg kostnad och bearbetbarhet) är bunden runt vätskan med flexibelt silikonlim. Den resulterande” flytande linsen ” kan ersätta flera element i en professionell kvalitetslins. Det minskar också beläggningen som krävs och mängden linspolering som behövs eftersom vätskan fyller brister i glaset. Kostnaden för linsen reduceras och ljusöverföringsegenskaperna förbättras. Linstillverkare i USA, Japan och Europa förbereder sig för att producera flytande linser inom en snar framtid.