카메라 렌즈

배경

카메라 렌즈는 인간의 눈의 동작을 복제 하려고 하는 발명 이다. 눈과 마찬가지로 렌즈는 이미지를보고 초점을 맞추고 카메라를 통해 색상,선명도 및 밝기를 사진 필름으로 전송합니다.이 필름은 우리의 기억과 마찬가지로 처리 및 향후 사용을 위해 이미지를 기록합니다. 렌즈는 광학 유리 또는 플라스틱으로 만들어집니다. 그들은 굴절 또는 그들은 충족 하거나 공통 지점에서 수렴 있도록 그들을 절곡 하 여 광선을 집중.

단순한 렌즈는 중심을 통해 잘”볼”수 있지만 가장자리 주변의 시야는 흐려지는 경향이 있습니다. 흐림,색상 변경,선의 왜곡 및 물체 주변의 색상 후광은 수차라고하는 렌즈의 결함으로 인해 발생합니다. 일부 수차는 하나 또는 두 표면을 형성하여 간단한 렌즈에서 수정 될 수 있습니다 그래서 그들은 비구면이다;비구면 곡선은 포물선의 곡선처럼 변화,오히려 구의 곡률처럼 일정하게 유지보다. 카메라 렌즈는 간단한 렌즈를 렌즈 요소라는 렌즈 그룹으로 대체하여 수차의 영향을 줄입니다.이 렌즈는 다양한 모양과 분리 거리의 렌즈입니다. 렌즈는 시력의 더 중대한 개정이 달성되는 때 더 복잡하게 된다. 렌즈는 또한 조리개의 크기(빛이 통과 할 수있는 개구부)와 그것이 보는 각도의 범위에 따라 더 복잡 할 것입니다.”렌즈 디자인은 안경점의 예술과 상당한 실험에 의존하는 데 사용됩니다. 오늘날 컴퓨터 프로그램은 렌즈 요소의 형성 및 간격을 조정하고 서로에 대한 영향을 결정하며 렌즈 생산 비용을 평가할 수 있습니다.

렌즈 요소는 일반적으로 그 모양으로 설명됩니다. 볼록 렌즈는 바깥쪽으로 곡선;양면 볼록 렌즈는 양쪽에 바깥쪽으로 곡선,평면 볼록 렌즈는 한쪽에 평평하고 다른 바깥쪽으로 곡선. 오목 렌즈,양면 오목 렌즈 및 평면 오목 렌즈도 있습니다. 요소는 반드시 대칭 및 다른 보다 한쪽에 더 많은 곡선 수 있습니다. 렌즈의 가장자리를 기준으로 가운데를 두껍게 하면 광선이 수렴하거나 초점이 맞춰집니다. 가장자리가 두껍고 중간이 얇은 렌즈는 광선을 분산시킵니다. 복잡한 카메라 렌즈에는 특별히 그룹화 된 여러 요소가 포함되어 있습니다. 요소의 구성,모양 및 그룹화의 조합은 개별 요소의 광 굽힘 특성을 최대화하여 원하는 이미지를 생성합니다. 렌즈는 필름 또는 초점면에서 더 가까이 또는 더 멀리 이동하여 초점을 맞 춥니 다. 렌즈가 꼬여 렌즈 요소가 렌즈의 케이싱으로 가공 된 나선형 나사산을 따라 안팎으로 움직일 수 있습니다. 렌즈를 비틀면 최상의 초점 거리를 보여주는 케이싱의 눈금이 움직입니다.

정지 또는 다이어프램은 렌즈의 특수 부품입니다. 간단한 카메라,정지 고정 정지 또는 영구적으로 렌즈 앞에 설정되어있는 검은 색 판금의 링입니다. 박스 카메라,스튜디오 카메라 및 유럽 제조의 일부 카메라는 슬라이딩 스톱을 사용합니다.이 스톱은 홈 사이의 렌즈 전면을 가로 질러 미끄러지는 금속 스트립입니다. 그것에는 가늠구멍인 다른 크기의 2 개 이상 구멍이 있습니다. 가변 스톱 렌즈에는 렌즈 마운트 외부에 가공 링이 있으며,에프 스톱 번호가 인쇄되어 있습니다. 이 링을 돌리면 다이어프램을 열거 나 닫을 수 있습니다. 이 홍채 격막은 가지가지 조명 조건을 위한 조정을 허용하기에 있는 눈의 홍채훨씬 작동합니다.

컴팩트 카메라의 렌즈는 보통 일반 초점 거리를 가진 범용 렌즈로,우리의 눈이 보는 방식으로 이미지를 촬영합니다. 특수 목적을 위해 설계된 렌즈는 고급 카메라와 함께 사용됩니다. 망원 렌즈는 쌍안경이나 망원경처럼 작동하며 먼 이미지를 더 가깝게 만듭니다. 광각 렌즈는 이미지가 더 멀리 보이게;파노라마 렌즈는 풍경의 넓은 넓은 구역의 사진을 촬영하는 데 유용 광각 렌즈의 특별한 종류이다. 일부 일회용 카메라에는 파노라마 렌즈가 장착되어 있습니다. 물고기 눈 렌즈는 또한 중앙 부분이 확대되고 외부 이미지 세부 사항이 압축되도록 의도적으로 이미지를 왜곡하는 특별한 종류의 광각 렌즈입니다. 물고기 눈 렌즈는 수평선 대 수평선과 같은 매우 넓은 각도를 커버합니다. 또 다른 특수 목적 렌즈는”줌”렌즈라고도하는 가변 초점 렌즈입니다. 이동 가능한 렌즈 요소를 사용하여 초점 거리를 조정하여 피사체에 더 가까이 또는 더 멀리 줌합니다. 이 렌즈는 복잡하며 12~20 개의 렌즈 요소를 포함 할 수 있지만 하나의 가변 초점 렌즈가 다른 여러 렌즈를 대체 할 수 있습니다. 일부 컴팩트 카메라에는 줌,망원 또는 광각 기능이 제한적입니다. 단일 렌즈 리플렉스 카메라는 사진사가 뷰파인더를 통해 렌즈와 동일한 시야를 볼 수 있도록 제작되었습니다. 이를 통해 사진 작가는 다양한 교환 가능한 렌즈의 유연성으로 필름에 나타날 이미지를 계획 할 수 있습니다.

역사

카메라 렌즈는 다른 목적으로 개발 된 광학 렌즈에서 진화하여 카메라와 사진 필름으로 성숙되었습니다. 1568 년 베네치아 귀족 다니엘 바바로,카메라 상자의 구멍 위에 렌즈를 놓고 이미지와 초점의 선명도를 연구했습니다. 그의 첫 번째 렌즈는 노인의 볼록한 안경에서 나온 것입니다. 천문학 자 요한 케플러 1611 년 바바로의 실험에 대해 자세히 설명 단일 및 복합 렌즈를 설명하고 이미지 반전을 설명하고 볼록 및 오목 렌즈를 그룹화하여 이미지를 확대했습니다.

1800 년대에 첫 번째 박스 카메라는 박스 개구부에 렌즈를 장착했습니다. 렌즈는 상자 뒷면의 빛에 민감한 플레이트에서 이미지를 뒤집었습니다. 렌즈를 열 수있는 셔터가 없었다;대신,렌즈 캡은 판을 노출하기 위해 몇 초 이상 제거 하였다. 판의 감도의 개선은 노출을 제어하는 방법을 필요로. 렌즈 근처에 삽입하기 위해 다른 크기의 구멍을 가진 마스크가 만들어졌습니다. 홍채 격막은 또한 가늠구멍을 통제하기 위하여 개발되었습니다. 그것의 금속 잎은 직경에서 변화될 수 있는 원형 오프닝을 형성하기 위하여 함께 열리고 닫습니다.

1841 년 비엔나의 조셉 페츠발은 빠른 조리개를 가진 인물 렌즈를 디자인했습니다. 이전에는 다게 레오 타이프 카메라 용으로 만든 렌즈가 풍경 사진에 가장 적합했습니다. 펫츠발의 렌즈는 인물 사진을 10 배 더 빠르게 촬영할 수 있었고,사진이 흐려질 가능성이 적었다. 1902 년 폴 루돌프 개발 자이스 테사 렌즈,지금까지 만들어진 가장 인기있는 것으로 간주됩니다. 1918 년,그는 지금까지 만들어진 최고의 카메라 렌즈 일 수있는 플라스 매트 렌즈를 생산했습니다. 루돌프는 맥스 베렉에 의해 곧 이어졌다,누가 날카로운 설계,소형 카메라에 이상적이었다 빠른 렌즈.

렌즈 역사에 있는 다른 근본적인 발달은 렌즈 코팅 기술,희토류 유리의 사용 및 컴퓨터에 의해 가능하게 한 계산 방법을 포함합니다. 캐서린 비. 블로젯은 1939 년에 반사를 제거하고 광 투과율을 향상시키기 위해 비누 필름으로 얇은 코팅 렌즈 기술을 개발했습니다. 홀리 카트라이트는 100 만 분의 4 인치 두께의 증발된 마그네슘과 칼슘을 포함한 금속 불화물의 코팅을 사용하여 블로젯의 작업을 계속했다.

디자인

카메라 렌즈의 디자인은 그것을 사용할 사진사를 식별하는 것으로 시작됩니다. 시장이 확인되면 렌즈 설계자는 광학 및 기계 재료,광학 설계,기계 부품을 만들기위한 적절한 방법 및 자동 초점 렌즈의 경우 렌즈와 카메라 사이의 얼굴 간 유형을 선택합니다. 매크로,광각 및 망원 렌즈를 포함하여 다양한 범주의 렌즈에 대한 규칙 또는 패턴이 있으므로 일부 디자인 측면이 표준화됩니다. 재료의 발전은 디자이너에게 많은 도전을주는

다른 모양 및 분리 거리의 렌즈 요소 라는 렌즈의 그룹 카메라 렌즈를 구성 합니다. 렌즈 디자인은 안경점의 예술과 상당한 실험에 의존하는 데 사용됩니다. 오늘날 컴퓨터 프로그램은 렌즈 요소의 형성 및 간격을 조정하고 서로에 대한 영향을 결정하며 렌즈 생산 비용을 평가할 수 있습니다. 그러나

옵션. 재료를 선택할 때 엔지니어는 구성 요소에 대한 다양한 금속과 렌즈에 대한 다양한 유형의 안경 및 플라스틱을 고려해야하며 사진 작가의 최종 비용을 염두에 두어야합니다.

설계자가 설계를 완료하면,그 성능은 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 시험된다. 렌즈 제조 업체에 특정 컴퓨터 프로그램 디자이너에 게 어떤 종류의 이미지 또는 그림 렌즈 이미지의 중심 및 렌즈 작업의 범위에 대 한 그것의 가장자리에 생산할 예정 이다. 렌즈가 컴퓨터 시뮬레이션 테스트를 통과한다고 가정하면 처음에 선택된 성능 기준을 다시 검토하여 렌즈가 확인 된 요구 사항을 충족하는지 확인합니다. 프로토타입은 실제 성능을 테스트하기 위해 제조됩니다. 이 렌즈는 다양한 온도 및 환경 조건,모든 조리개 위치 및 줌 렌즈의 모든 초점 거리에서 테스트됩니다. 실험실에서 대상 차트 촬영,다양 한 빛과 그림자의 필드 조건입니다. 일부 렌즈는 내구성을 확인하기 위해 실험실 테스트에서 빠르게 숙성됩니다.

렌즈가 자동으로 초점을 맞추면 추가적인 설계 작업이 필요합니다. 이 모듈은 소프트웨어 및 기계 설계가 모두 필요합니다. 광범위한 프로토 타입 테스트 때문에 복잡한 기능의 소프트웨어가 각 렌즈에 미세 조정되어 있기 때문에이 렌즈에 수행됩니다.

원료

렌즈 자체의 원료,카메라 렌즈의 코팅,배럴 또는 하우징 및 렌즈 마운트는 제조 섹션에서 아래에 설명되어 있습니다.

제조 공정

연마 및 연마 렌즈 요소

• 1 광학 유리는 전문 공급 업체에 의해 렌즈 제조업체에 공급됩니다. 일반적으로 요소가 절단되는”프레스 플레이트”또는 슬라이스 유리 플레이트로 제공됩니다. 유리제 성분은 첫번째 단계 분쇄기 인 곡선 발전기 기계에 의해 오목하거나 볼록한 모양에 형성됩니다. 그 모양에 대한 사양에 도달하기 위해,렌즈는 물 입자를 연마하여 분쇄하는 프로세스의 순서를 통해 간다. 연마 입자는 렌즈가 정제됨에 따라 각 단계에서 작아집니다. 곡선 생성 및 후속 연삭은 광학 재료의 연약함,부드러움 및 산화 특성에 따라 속도가 다릅니다.

  연마 및 연마 후,렌즈의 바깥 쪽 가장자리가 렌즈의 중심선 또는 광학 축에 비해 둘레가 완벽하도록 요소를 중심으로합니다. 플라스틱 또는 결합 유리 및 수지로 만든 렌즈는 동일한 공정으로 생산됩니다. 접착 재료는 구형이 아닌 표면을 가진 렌즈를 만드는 데 사용되며 이러한 렌즈를”하이브리드 비구면”이라고합니다.”이 렌즈의 비구면 표면은 센터링 중에 완료됩니다.

코팅 렌즈

• 2 형성한 렌즈는 산화에서 물자를 보호하고,반영을 방지하고,”디자인한 스펙트럼 전송”색깔 균형 및 변환을 위한 요구에 응하기 위하여 입힙니다. 렌즈 표면은 코팅 전에 조심스럽게 청소됩니다. 코팅과 코팅 그들자신을 적용하기를 위한 기술은 제조자의 렌즈를 위한 중요한 판매 강조점이고 주의깊게 감시한 비밀입니다. 일부 유형의 코팅에는 금속 산화물,경합금 불화물 및 진공 공정에 의해 렌즈 및 거울에 적용되는 석영 층이 포함됩니다. 최상의 색상 및 광 전송을 위해 여러 층의 코팅이 적용될 수 있지만 과도한 코팅은 렌즈를 통과하는 빛을 줄이고 그 유용성을 제한 할 수 있습니다.

배럴 생산

• 3 배럴에는 다양한 렌즈 요소와 외관 외관을 지원하는 섀시가 포함되어 있습니다. 렌즈의 금속 마운트,홈 및 움직이는 부분은 렌즈의 성능에 중요하며 매우 특정한 공차로 가공됩니다. 렌즈 마운트는 황동,알루미늄 또는 플라스틱으로 만들 수 있습니다. 대부분의 금속 배럴 구성 요소는 다이 캐스트 및 가공입니다. 금속 마운트는 더 오래 지속되고 치수를 유지하며 더 정확하게 가공 할 수 있으며 필요한 경우 요소를 교체하기 위해 분해 할 수 있습니다. 플라스틱 마운트는 비용이 적게 들고 무게가 가볍습니다. 배럴이 엔지니어링 플라스틱으로 만들어진 경우 매우 효율적이고 정확한 사출 성형 방법으로 생산됩니다. 배럴의 실내 표면은 또한 그(것)들을 보호하고 내부 반영 및 발적을 방지하기 위하여 입힙니다.

렌즈 조립하기

• 4 다이어프램 및 자동 초점 모듈과 같은 렌즈의 다른 부분은 횡단구성요소로 생성됩니다. 아이리스 다이어프램은 얇은 금속 시트에서 잘라낸 곡선 잎으로 구성됩니다. 금속 잎은 2 개의 격판덮개에 의해 그 자리에 붙듭니다. 한 판은 고정되어 있고 다른 판은 움직이며 슬라이딩 핀을위한 슬롯이 있습니다. 이 다이어프램을 열려면 배럴을 향해 잎을 다시 밀어 넣거나 중앙으로 밀어 넣어 스톱 링을 돌릴 때 개구부를 닫습니다. 다이어프램 어셈블리는 렌즈 마운트가 배럴 끝에 부착될 때 제자리에 고정됩니다. 또한 자동 초점이 추가되고 광학 요소가 배치되며 렌즈가 밀봉됩니다. 최종 조립 후 렌즈를 조정하고 엄격하게 검사합니다. 광학 해상도,기계 기능 및 자동 초점 응답에 대한 설계 표준을 충족해야합니다. 렌즈는 충격,낙하 및 진동을 가하여 테스트 할 수도 있습니다.

품질 관리

렌즈 제조에 대한 접근 방식은 회사마다 크게 다릅니다. 일부는 산업용 로봇을 포함한 완전 자동화를 사용하여 제품을 만들고,다른 일부는 대형 조립 라인을 사용하며,다른 일부는 손으로 만드는 것에 자부심을 가지고 있습니다. 그러나 제조 방식에 관계없이 렌즈 생산에는 품질과 정밀성이 필수적입니다. 들어오는 물자 및 성분은 기술설계 명세를 가진 질 그리고 수락을 위해 준엄하게 검열됩니다. 자동화된 공정은 또한 지속적으로 검사되고 공차 검사를 받습니다. 손 장인은 훈련의 긴 년을 가진 숙련 된 장인에 의해 수행됩니다. 품질 관리와 스트레스 테스트는 각 제조 단계에서 통합되고,성분과 성분은 정확한 계기로 측정됩니다. 일부 측정 장치는 레이저로 제어되며 렌즈 표면 또는 렌즈 센터링에서 0.0001 밀리미터 미만의 편차를 감지 할 수 있습니다.

미래

카메라 렌즈는 많은 분야에서 새로운 발전을 즐기고 있습니다. 가장 저렴한 비용으로 최고의 사진에 대한 소비자의 관심은 간단하지만 효과적인 렌즈가 장착 된 일회용 카메라로 이어졌습니다. 전문 사진 작가 및 고성능 쌍안경 또는 망원경과 같은 특수 용도의 렌즈는 전통적인 재료보다 더 민감하고 비싸며 얻기 어려운 이국적이고”선호되지 않는”안경으로 만들어집니다. 그들은 오히려 색상이 간단한 렌즈처럼 분산 할 수 있도록보다,최상의 이미지를 생성하기 위해 렌즈를 통과하는 빛의 모든 색상을 병합하기 때문에 이러한”비정상적인 분산”재료라고합니다. 물 및 기타 액체도 빛을 구부리고 과학자들은 비정상적으로 분산되어 일반 유리 층 사이에 갇혀 이국적인 광학 유리와 동일한 이미지 품질을 생성 할 수있는 액체를 확인했습니다. 일반 또는”선호되는”유리(저렴한 비용 및 작업 성으로 인해 선호 됨)는 유연한 실리콘 접착제로 액체 주위에 접착됩니다. 결과”액체 렌즈”는 전문가 수준의 렌즈의 여러 요소를 대체 할 수 있습니다. 그것은 또한 액체가 유리에 있는 불완전을 채우기 때문에 요구된 코팅 및 필요로 한 렌즈 닦는 양을 감소시킵니다. 렌즈의 비용은 감소되고,광선 전송 재산은 개량됩니다. 미국,일본 및 유럽의 렌즈 제조업체들은 가까운 장래에 액체 렌즈를 생산할 준비를하고 있습니다.