Ana lenslerin neden birden fazla lens öğesi var?
Yanıtlar:
Gerçek kalınlığa sahip tek lensler, ışığın farklı dalga boylarını biraz farklı açılarda kırıyor. Merceğin tam optik merkezi dışında herhangi bir yer için bu, merceğin optik merkezinden uzaklaştıkça daha belirgin hale gelen prizmatik bir etkiye neden olur. Kromatik sapma olarak adlandırdığımız şey budur. Tek bir lens elemanı kullanırken karşılaştığımız tek optik sapma değil, ama muhtemelen en dikkat çekici olanı.
En eski spyglasses (teleskoplar) CA ve diğer optik sapmalardan büyük zarar gördü. Optik alanı, ışığa duyarlı kimyasallar kullanarak bir merceğin yansıttığı bir sahneyi korumak için 19. yüzyılın ortalarında fotoğrafın başlangıcından önce teleskoplara uygulandıkları için bu kusurlarla başa çıkmak için gelişti.
1600'lerde Snellius ( 'Snell Yasası'nın kökeni ) ve Descartes (yaratıcı ya da Kartezyen geometri ) en erken kırılma ve yansıma yasalarını kodladı. 1690'a gelindiğinde Christiaan Huygens , Descartes'ın eserine dayanan ve ilk olarak 1678'de matematiğe dayanarak Paris Bilimler Akademisi'ne sunulan ışığın dalga teorisini sunan 'Traité de la Lumière' ya da 'Işık Üzerine İnceleme ' yazmıştı . Isaac Newton 1675'te 'Işık Hipotezi' ve 'Optiks' yayınladı1705 yılında, ceset veya parçacık olarak rakip bir ışık teorisi sundu. Önümüzdeki yüz yıl boyunca Newton'un ışık teorisi kabul edildi ve Huygens'in dalga teorisi reddedildi. Augustin-Jean Fresnel, 1821'de Huygens prensibini benimseyene ve Huygens'in dalga teorisinin genel olarak kabul edildiğinin ışığın doğrusal yayılımını ve kırınım etkilerini açıklayabileceğini gösterene kadar değildi. Bu ilke artık Huygens – Fresnel prensibi olarak biliniyor.
Newton ayrıca bir prizmanın beyaz ışığı bileşen renklerinin bir spektrumuna ayrıştırdığını ve çok renkli spektrumu ilk prizmaya çarpmadan önceki ışıkla aynı özelliklere sahip beyaz ışığa dönüştürmek için bir mercek ve ikinci prizmanın kullanılabileceğini gösterdi. . Newton'un corpuscular teorisinin ayrıntılarının çoğunlukla yanlış olduğu görülmesine rağmen, Huygens'in benzer çalışmaları ile birlikte renk ve kırılma ile ilgili atılımları, renk sapmalarını düzeltmek için bileşik lenslerin geliştirilmesine yol açan şeydir.
Huygens, henüz geliştirilmemiş akromatik lenslerin yararı olmadan, ön ve arka elemanlar arasında uzun mesafeler gerektiren kendi bileşik teleskoplarını oluşturdu. Newton daha fazla refraktif lens geliştirmesi yapmamıştır. Kırılmanın neden olduğu sapmaları önlemek için kavisli birinci yüzey yansıtıcı aynaları kullanarak problemi tamamen ele almayı tercih etti. Aslında, meşhur renk sapmasının düzeltilemediğini, çünkü birinin farklı kırılma özelliklerine sahip iki tür cam kullanabileceğini düşünemediğini açıkladı.
Christiaan Huygens'in bileşik tubeless kırılma teleskopu ve Newton'un ikinci yansıtıcı teleskopu.
İlk akromatik lens 1733 yılında yaratıldı. Renk sapmalarını kısmen düzeltmek için farklı kırılma indekslerine sahip iki eleman kullandı ve kırılma teleskoplarının daha kısa ve daha işlevsel hale getirilmesine izin verdi.
Bunu takiben üç elementli apochromat , iki elementli akromat üzerinde akromatın basit lensin üzerinde olduğundan daha iyi bir gelişme oldu.
Lens yapımcılarının renk sapmaları için düzeltmeyi öğrendiklerinin çoğunun, basit bir mercekte bulunan diğer tek renkli, optik sapmalara da uygulaması vardı.
Kimyasal fotoğrafçılık, 19. yüzyılda bir mercek tarafından yansıtılan bir görüntüyü korumanın bir yolu olarak ortaya çıktığında, fotoğrafik kullanım için lensler yapanlar optik alanında daha önce öğrenilenleri aldı, çoğunlukla teleskoplara ve benzerlerine uygulandı, ve onunla koştum. Yukarıda tartışılan 17. ve 18. yüzyıllarda keşfedilen optik ilkelere dayanan fotoğraf lens tasarımındaki gelişmelere ilişkin iyi bir anket , Wikipedia'daki 'Fotoğraf Lens Tasarım Tarihi' makalesinde bulunabilir. (Çok uzun ve buraya bir özet eklemek gerekiyor.)
Toplamda, bileşik lenslerin değişen derecelerde düzeltmeye çalıştığı yedi "klasik" optik sapma vardır. Bu sapmalar olduğunu Not değil lenslerin yapımında kusurları sonucu, ancak kırılma malzemeler geçerken ışığın kendisi doğası gereği vardır. Bu kırılma materyalleri matematiksel olarak mükemmel olsa bile bu sapmalar olacaktır.
- Odaklanma (mercek ile görüntüleme düzlemi arasındaki mesafeyi değiştirerek kolayca düzeltilebilen en düşük sıra)
- Küresel sapma
- Koma
- astigmatizm
- Alan eğriliği
- Geometrik bozulma
- Renk sapmaları
Bunu yapabilirsiniz. Yine de resimleriniz çok iyi olmayacak.
Optikte erken - refrakter teleskop ve monoküler Galileo Galilei günlerinde - tek bir cam elemanın çok iyi bir görüntü oluşturmadığı öğrenildi. Keskin olma eğilimindedir; renk saçaklanma eğilimindedir (çünkü renkler aynı noktaya odaklanmaz); ve bozulma eğilimindedir.
Doğru yapıldığında, ilave unsurlar eklemek bu kötü davranışların neredeyse tamamını etkisiz hale getirebilir. Görüntüler keskinleştirmek; bozulma gider; renkler birlikte odaklanır. Bununla birlikte, daha fazla öğe eklemenin kendi sorunları var. Havadan cama her yüzey biraz ışığı yansıtır. Modern lensler bunu en aza indirgemek için çoklu kaplama katmanlarına sahiptir, ancak yeterli elemanınız varsa, ışık kaybı fark edilmeye başlar ve parlamaya neden olarak görüntünüzü olumsuz yönde etkileyebilir.
Sonuç olarak, normal lensler (özellikle tam çerçeve kameralar için 50-ish mm lensler) dört ila sekiz eleman (cam parçaları) olma eğilimindedir. Çoğu durumda beş ila altı gerçekten iyi çalışır, ancak dijital kameralar renk saçaklığına filmden daha duyarlıdır, bu nedenle üst düzey normal lensler düzeltmeyi en üst düzeye çıkarmak için bundan daha fazla öğeye sahip olabilir. Modern çoklu kaplama, bunu yirmi veya otuz yıl önce bile olduğu kadar bir sorun haline getirmez.
Zoom lensleri bir dizi odak uzunluğunu idare eder, bu yüzden daha fazla düzeltmeye ihtiyaç duyarsınız, bu nedenle bu tür lenslerde bazen on, on beş, hatta yirmi veya daha fazla öğe görürsünüz.
Pek çok unsurun nedenleri hakkında kısa bir (ve tam değil) cevap vereyim. Her elementte bir çeşit varil / iğnedenlik sapması ve buna ek olarak bir dereceye kadar "kavga" ek unsurları var.
Ayrıca (bildiğim kadarıyla) öğeler arasına diyafram mekaniği koymak daha iyidir (tüm sensör / film düzleminde eşit aydınlatma elde etme ihtiyacı).
Otofokus mekaniğinin nispeten güçlü olması gerekir (f / 2, elemanın 25 mm çapında anlamına gelir) çünkü nispeten cam cam elemanını hareket ettirmek gerekir.
Ve eğer görüntü sabitlemeniz varsa, bu bir gruptur (bir veya daha fazla elemandan). Tek bir elemanınız varsa, yapı oldukça karmaşık hale gelir ve bu stabilizasyon seviyesine ulaşamazsınız. Ayrıca açık diyaframlar açısından çok sınırlı olacaksınız çünkü büyük bir unsuru taşımanız gerekecek.
Bazı basit kameralar tek elemanlı bir objektif kullanarak elde edilebilir, ancak gerçekleşen görüntü ikinci sınıftır. Günümüzde görelilik ucuz kameralar bile yedi adede kadar ayrı lens elemanı ile donatılmıştır. Kamera merceği tek elemanlı tipteyse, görüntü “sapma” başlığı altında yer alan çeşitli kusurlarla gölgelenir.
Böyle bir sapma, renk dalgalanmasını ortaya çıkarır, böylece görüntüler olan nesnelerin çevresinde çok renkli, gökkuşağı efekti görülür. Olan şey; uzak manzarayı oluşturan çeşitli renklerin her biri, objektiften biraz farklı mesafelere odaklanır. En yeniden kırılabilir olan mor ışıklı görüntüler önce odaklanır, kırmızı görüntüler yeniden kırılabilir niteliktedir, aşağı akış yönünde daha fazla odaklanır. Diğer renklerden oluşan görüntüler arada bir yere düşer. Bu fenomene renk sapması denir.
Şimdi bir görüntü merceğinden ne kadar uzaklaşırsa o kadar büyük olur. Başka bir deyişle, renk sapmaları olan bir mercek birden fazla görüntü yansıtır, her birinin boyutu farklı olacaktır. Sonuç, renk sapmaları ile en fazla ilişkili renk sapmasıdır. Aslında boyuna ve enine olmak üzere iki tür vardır. Bir çift (2 elementli lens) kullanarak renk sapmasının zararlı özelliklerini azaltabiliriz. Biri taç cam ve diğeri eğri kullanılarak yapılır. Biri güçlü pozitif güce sahiptir, diğeri zayıf negatif güce sahiptir. Birlikte sandviçlendiğinde, kombinasyon renk sapmalarını ortalar. Bu 2 element tasarımı sadece iki rengi düzeltir, sandviçi akromatik bir üçlü yapan (renk hatasız akromatik Yunanca) üçüncü bir lens ekleyebiliriz.
Kromatik sapma vebalarına ek olarak, hafifletilebilecek 6 büyük sapma daha vardır (bu yazıdaki diğer kişiler tarafından belirtilmiştir). Teknik olarak, her biri şekil ve malzeme için özel bir lens gerektirir. Bütün bunlar ve daha fazlası, lens tasarımcısını çok elemanlı bir lens yapmaya zorlar. Elementlerin bazıları birbirine yapıştırılmıştır; bazıları hava boşlukları, bazıları ise yakınlaştırıp odaklandıkça grup olarak hareket eder.
Alt satır: Sadık lens henüz yapılmadı. Kullanım ve keyif için bu harikaları yaratan gözlükçülerin şapkalarını çıkarın!