Bir kişi zoom lensleri okurken, bazı lenslerin (özellikle daha düşük fiyatlı lensler) incelemelerinde ortaya çıkan nispeten yaygın bir yorum, lensin odak uzaklığı zoom aralığının bir veya her iki ucunda keskin ("yumuşak") olmamasıdır. .
Bir lens neden farklı odak uzunluklarında farklı keskinlik seviyelerine sahip olabilir ve uçlar neden en kötü olur?
Yanıtlar:
Uyarı: Bu benim "kitap uzunluğu" cevaplarımdan bir başka ... :-)
Bir zoom lensin nasıl çalıştığını hızlı bir şekilde gözden geçirelim. Mümkün olan en basit lens tasarımını düşünün - tek bir öğe. Tek elemanlı bir objektifle ilgili büyük bir sorun, objektifin odak uzunluğunun, bir sahneyi odaklamak için elemanın film düzleminden / sensörden olması gereken mesafeyi belirlemesidir, bu nedenle 300 mm'lik bir objektifin (örneğin) olması gerekir Sonsuza odaklanmak için sensörden 300mm uzağa. Tersine, geniş açılı lensin sonsuza odaklanmak için film düzlemine / sensöre gerçekten yakın olması gerekir .
Lens tasarımcıları kısa bir süre sonra oldukça havalı bir numara buldular: Önde kısa bir odak uzaklığı elemanı ve arkasına (biraz daha zayıf) negatif bir eleman koyarak uzun etkili bir odak uzaklığı oluşturabilirler . Negatif element ile, ışık film düzlemine uzun bir mercek tarafından kırılmış gibi aynı açılarla çarptı. Biraz abartmak (veya çok fazla), aşağıdaki gibi bir ikame alırız:
Her iki lensin de aynı etkili odak uzaklığı var, ancak (açıkçası) ikincisi fiziksel olarak biraz daha kısa - neredeyse kameranın önünü dışarı çıkarmak zorunda değil.
Bununla birlikte, ikinci tasarımdaki iki kat üst sıra bizi ikinci noktaya getiriyor: kromatik sapma. "İç" çizgi merceklerden geçen mavi ışığı ve "dış" çizgi kırmızı ışığı temsil eder. Daha kısa dalga boyu nedeniyle, mavi ışık bir mercekten geçerken kırmızı ışığa göre daha fazla kırılır (bükülür). Bununla birlikte, cama bağlı olarak, kırmızı ve mavi ışığın kırılması arasındaki fark oldukça büyük veya nispeten küçük olabilir.
Ön için arka elemana karşı doğru camı seçersek, resimde gösterilene kabaca ulaşabiliriz - ön elemandaki ekstra bükme miktarı, ikinci elemandaki ekstra bükme miktarıyla tam olarak telafi edilir, bu nedenle kırmızı ve mavi ışık tam olarak birlikte odaklanır.
Bununla birlikte, bir zoom objektifle, işler o kadar kolay çalışmaz. Bir zoom lens elde etmek için ikinci tasarımı alırız, ancak arka elemanı ön elemana göre hareket ettiririz. Bu durumda, ön elemanı ileri doğru hareket ettirirsek, ikinci öğeye girdiklerinde mavi ışık kırmızıdan daha az sapmış olacak ve ikinci öğenin arkasında daha fazla yer kalmadığından, daha fazla bükülecek - sonuç olarak, tam olarak birlikte odaklanmak yerine, mavi ışık, kırmızı renkte "dışarıda" sonuçlanacak ve bu görüntüde renk sapmaları olarak görünecektir.
Tersine, arka eleman sensöre daha yakın hareket ettirilirse, mavi ışık ikinci öğeye ulaştığında kırmızı ışıktan uzaklaşır. Daha sonra, ikinci eleman sensöre daha yakın olduğu için kırmızı ile birleşmez, bu yüzden sensöre ulaştığında hala kırmızı içinde "içeride" olur - yine, renk sapması (ancak ters yönde) ).
Eğer bunu bıraksaydık, zum lenslerin hepsi oldukça korkunç olurdu - odak uzaklığındaki her değişiklik büyük miktarlarda CA verecektir . Bununla mücadele etmek için öğeler gruplandırılır. Yalnızca ön eleman ve ikinci eleman yerine, biri diğerinin getirdiği CA'yı telafi ederken, her biri kendi CA'sını telafi eden ve grupları birbirine göre hareket ettirmeyen iki eleman grubunuz olur CA'yı hiç değiştirmeyin.
Yine de o kadar basit değil. Bir grup öğenin CA'yı tamamen telafi etmesi fiziksel olarak imkansızdır. Bir eleman her zaman bazıları tarafından mavi ışık büker açısı kırmızı ışık eğilir hangi açıdan daha büyük bu. En iyi ihtimalle, elemanları gerçekten birbirine yaklaştırırsanız, kırmızı ve mavi ışığın birbirine çok yakın ve neredeyse paralel, ama yine de biraz ayrı seyahat etmesini sağlayabilirsiniz. Onları birbirine doğru bükerseniz, sadece tam bir mesafede birleşirler; başka herhangi bir mesafede, bir yönde veya başka bir şekilde CA ile sonuçlanacaksınız.
Bununla birlikte, daha önce de belirtildiği gibi, bir zoom objektifle, kat edilen mesafelerin değişmesi gerekir . Lens tasarımcısının normalde yapacağı şey, en kötü durum CA'yı en aza indirmeye çalışmaktır. Bunu yapmak oldukça kolaydır (en azından teoride): arka elemanın hareket ettiği aralığa bakar ve tam olarak o aralığın ortasında yakınsama üretecek açıyı bulur. Bu şekilde bir şeyleri böler, böylece arka eleman sensöre yaklaştıkça CA'yı bir yöne, daha uzağa giderken diğer yöne doğru alır. Tabii ki, aslında sadece arka eleman değil - tüm eleman gruplarının tüm hareketlerinin kombinasyonuna bakmalı (ve elbette her birinin getirdiği dağılımı hesaba katmalıdır).
Ancak menzili bulduktan sonra, genellikle farkı bölerek en kötü durumu en aza indirir - aralığın ortası için optimize eder, böylece her yönde biraz daha kötü olur. Bunun istisnası, öncelikle bir uçta veya diğer uçta kullanılması beklenen bir mercektir. Bu durumda, yaklaşık olarak beklenen kullanım aralığı için optimize etmek mantıklı olabilir ve en kötü durumun gerçekten olması gerekenden daha kötü olacağı gerçeğiyle yaşayabilir.
Tabii ki, bu aynı zamanda bir lens tasarımı için önemli olan birkaç faktörden sadece birine bakıyor - tasarımcı da (en azından) koma, astigmatizma, vinyet etkisi, bozulma ve küresel sapmayı hesaba katmalı - boyut, ağırlık, maliyet gibi basit ayrıntılar ve tasarlandığı şekilde çalışan gerçek bir lens üretebilme.
Ne yazık ki, merkezi odak uzunluklarının en kötü olduğu lensleri de gördüm, bu nedenle varsayımınız her zaman doğru değildir.
Temel olarak hareketli optik elemanlardan oluşan bir zoom yapılır ve lensin odak uzunluğunu değiştirmek için birbirlerine göre hareket etmeleri gerekir. Optik mühendisleri, sabit bir sırayla sabit bir parça setiyle performansı zum boyunca optimize etmekten sorumludur. Bunun zor bir süreç olduğunu hayal edebilirsiniz.
Ekstremiteler sorunlara karşı daha savunmasızdır, çünkü optik elemanlar birlikte genellikle en iyi şekilde belirli bir konumda çalışır ve bu konumdan ne kadar uzakta olursa, optimum performanstan o kadar uzakta olurlar.
Zoom lens tasarımı, birinci sınıf (tek sabit odak uzaklığı) lens tasarımının aksine oldukça karmaşık olma eğilimindedir. Birinci mercekle, daha az mercek elemanı ile renk sapması, küresel sapma, bozulma vb. Gibi optik sapmaları düzeltmek çok daha kolaydır. Ne kadar az mercek elemanı (karmaşık kamera merceğinin yapımında kullanılan ayrı cam mercekler), her bir cam parçası ışığın odaklanmasını etkileyeceğinden, görüntü kalitesiniz genellikle daha iyi olacaktır.
Zoom lensler genellikle ana lenslerden daha fazla lens elemanına sahiptir, bazen çok daha fazladır. Daha geniş odak uzunlukları söz konusu olduğunda, bazı zum lensler odak uzunluklarından daha uzundur ve arka kısımda "geriye dönük" bir grup gerektirir. Tüm bu ekstra lens elemanlarının her biri optik sapmalara katkıda bulunur, bazıları diğer lens elemanlarının sapmalarını düzeltir. Bir zoom objektifte, optik düzeltme, zoom aralığı boyunca en iyi toplam kaliteyi üretecek şekilde yapılmalıdır, bu genellikle bir yerde bir uzlaşma yapılması gerektiği anlamına gelir (pastanıza sahip olamaz ve yiyemez.)
Zoom lenslerde genellikle "daha keskin" noktalar ve "daha yumuşak" noktalar bulunur. Her zaman odak aralığının uçlarında değildir ... bazen ortadadır. Bazen uzlaşma, görüntü "kenar" netliği ve "merkez" netliğine karşılık gelir; bu, bir odak uzunluğunda diğerinden daha kötü olabilir. Her iki durumda da, değişken bir odak aralığına uyum sağlamak, gerekli karmaşıklık nedeniyle uzlaşmayı gerektirir.
Yüksek kaliteli lensler, sapmaları düzeltmek için genellikle önemli maliyetle daha gelişmiş optikler kullanır. Orta aralıklı bir lens, sapmaları düzeltmek ve odak aralıklarında sapmaların nasıl değiştiğini görmezden gelmek için daha fazla lens kullanabilir. Üst sınıf bir profesyonel lens, sapmalardaki değişkenliği hesaba katacak, odak boyunca en yüksek kaliteyi korumak için yüksek yoğunluklu cam, düşük dağılımlı cam, asferik lens elemanları, florit lens elemanları, achromatik lens elemanları, ekstra düzeltici gruplar vb.Gibi gelişmiş optikler kullanacaktır. zoom objektif aralığı. Ödün vermenin ana lenslere göre yapılması gerekir, ancak uzlaşma derecesi çok daha azdır.
Lensler anormallikler için önemli düzeltmeler içerir. Bu anormallikler sapmalar olarak bilinir. Çeşitli sapmalar vardır, daha yaygın olanlardan bazıları küresel, astigmatizm, kromatik, koma, varil, iğnelik, alan eğriliği ve odak dışıdır.
Bu sapmalar olmasaydı, lens tasarımı çok kolay olurdu. Bir veya iki lensi düz bir çizgiye koyun ve her seferinde mükemmel bir görüntünüz olacaktır. Ancak, bu sapmaların var olduğunu biliyoruz. Tek bir noktadan başka, bu sapmaları tamamen düzeltmek imkansızdır. Bu sapmalar ne kadar fazla olursa görüntü o kadar "yumuşak" olur.
Çoğunlukla daha pahalı lensler yaparak, uzun bir süre boyunca bozulmayı en aza indirebilir. Daha pahalı lensler, üretimi daha zor olan küresel olmayan şekilli lensler yapmaktan gelir.
Objektif tatlı noktasından ne kadar uzaklaşırsanız o kadar yumuşak olur. Odak uzaklığı, diyafram açıklığı ve odak uzaklığındaki değişikliklerin hepsi tatlı noktadaki etkenlerdir. Bu nedenle, 3'ten herhangi birini değiştirmek kaliteyi düşürecektir. Objektif yeterince yüksek kalitede ise, bozunma zar zor farkedilir.