มีการพัฒนาในโลกของเลนส์หรือไม่?


60

ตอนนี้ฉันไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญดังนั้นถ้าโพสต์นี้ทำให้คุณหัวเราะคุณจะยินดี ถึงกระนั้นเท่าที่ฉันรู้มีองค์ประกอบสองอย่างที่กำหนดคุณภาพของภาพถ่ายของกล้อง:

  • เซนเซอร์
  • เลนส์ (e)

ฉันรู้ว่าเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ยังคงพัฒนาอยู่ตลอดเวลา แต่สิ่งที่เกี่ยวกับเลนส์ มีการพัฒนาใด ๆ ในพื้นที่นั้น (เช่นแก้วที่นุ่มนวลหรือบางอย่าง) หรือมีเทคโนโลยีเลนส์ที่สมบูรณ์แบบก่อนยุคดิจิทัลหรือไม่?

คำตอบ:


63

ใช่. มีการพัฒนาในสี่ด้าน: การออกแบบคอมพิวเตอร์, วัสดุศาสตร์, คุณสมบัติและสุดท้ายหมวดหมู่ที่ฉันจะเรียกว่า "ไม่เพียง แต่ดีกว่าที่แตกต่างกัน"

การออกแบบคอมพิวเตอร์

การออกแบบเลนส์เป็นการผสมผสานระหว่างศิลปะและวิทยาศาสตร์มาโดยตลอด ในส่วนแรกของศตวรรษที่ผ่านมาศิลปะเป็นงานหลักอย่างชัดเจน (แม้กระทั่งสำหรับนักออกแบบเลนส์วิทยาศาสตร์) ขณะนี้ซอฟต์แวร์การออกแบบเลนส์เปลี่ยนความสมดุลสู่วิทยาศาสตร์ แน่นอนว่ายังมีงานศิลปะที่เกี่ยวข้องกับการสร้างเลนส์ด้วยการแสดงผลที่น่าพอใจ แต่วิทยาศาสตร์ก็ช่วยได้ เลนส์ทุกตัวมีการประนีประนอมระหว่างข้อ จำกัด ที่แตกต่างกัน: ออปติคัล (ความผิดปกติ, ความคมชัด, เทเลริตีริตี้, ซูม, พาราฟาโฟลและวาไรโฟคอล), ทางกายภาพ (จำนวนองค์ประกอบขนาดและน้ำหนัก) และค่าใช้จ่าย ซอฟแวร์ช่วยให้นักออกแบบสร้างเลนส์ภายใต้เกณฑ์ที่ยอมรับได้และช่วยให้พวกเขาทดสอบเลนส์โดยใช้การจำลองก่อนที่จะใช้เงินเป็นจำนวนมากเพื่อพิจารณาว่าแนวคิดดังกล่าวเป็นเสียงหรือไม่

ซอฟต์แวร์นี้เป็นไปตามการปรับปรุงทั่วไปทั้งในซอฟต์แวร์ออกแบบ (อย่างใดอย่างหนึ่งอาจเห็นการปรับปรุงใน Photoshop หรือในโปรแกรม CAD ใด ๆ ) และการพัฒนาในด้านทัศนศาสตร์และโฟโตนิก ความก้าวหน้าแบบเดียวกันในการถ่ายภาพคำนวณที่ช่วยให้กล้องLytro light-fieldช่วยเหลือได้ที่นี่ และความก้าวหน้าของซอฟต์แวร์เหล่านี้ก็สะท้อนให้เห็นในการออกแบบเลนส์สมัยใหม่ที่สร้างขึ้นด้วยวิธีนี้

ฉันจะปรับปรุงการผลิตเป็นก้อนในประเภทนี้ บางทีมันสมควรได้รับมัน เทคนิคการผลิตที่ทันสมัยใช้เครื่องจักรที่ใช้คอมพิวเตอร์ในการผลิตชิ้นเลนส์แต่ละชิ้นที่มีความน่าเชื่อถือทำให้การใช้งานมีราคาถูกลงซึ่งอาจมีค่าใช้จ่ายสูง

วัสดุศาสตร์

มีสามพื้นที่ขนาดใหญ่ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญ

ก่อนอื่นแก้ว องค์ประกอบของแก้วที่แตกต่างกันมีคุณสมบัติทางแสงที่แตกต่างกันด้วยความต้องการที่แตกต่างกันสำหรับเลนส์ถ่ายภาพ - ตัวอย่างเช่นดัชนีการหักเหของแสงต่ำการกระจายตัวต่ำและการส่งผ่านแสงสูงเป็นสิ่งที่ดีทั้งหมด หลายวิธีการเดิมของการทำแก้วที่มีคุณสมบัติที่พึงประสงค์มีราคาแพงมากหรือมีข้อบกพร่องร้ายแรงอื่นความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์วัสดุได้ผลิตแก้วที่มีคุณสมบัติคล้ายกันโดยไม่มีข้อเสียเหล่านั้น เป็นไปได้ว่าสิ่งนี้จะยังคงเป็นเช่นนี้ต่อไป

ประการที่สองการเคลือบบนเลนส์ได้รับการปรับปรุง ใช้กับเลนส์ที่ดีทุกชนิดเพื่อลดแสงจ้าซึ่งมีความสำคัญมากเพราะแสงที่สะท้อนไปมาในบริเวณนั้นจะลดคุณภาพของภาพลง การเคลือบแบบใหม่ทำได้ดีกว่าถูกกว่าและมีคุณสมบัติที่ต้องการเช่นลายนิ้วมือและฝุ่น

และที่สาม: พลาสติก ! เราไม่ได้อยู่ในจุดที่ชิ้นส่วนพลาสติกสามารถเปลี่ยนกระจกเป็นอะไรก็ได้ยกเว้นเลนส์ของเล่น แต่พลาสติกถูกนำมาใช้มากขึ้นในการสร้างเลนส์ซึ่งจะเป็นโลหะมาก่อน ในบางกรณีนี่เป็นเพียงการทำให้ราคาถูกลงโดยไม่ต้องกังวลเรื่องคุณภาพ แต่เมื่อใช้พลาสติกคุณภาพดีพวกเขาสามารถทำให้เลนส์มีขนาดเล็กลงและเบาลงโดยไม่กระทบต่อการสร้างคุณภาพ

คุณสมบัติ

ฉันจะเน้นการลดการสั่นไหวของภาพเนื่องจากเป็นสิ่งที่ชัดเจน เลนส์สมัยใหม่สามารถให้ประโยชน์สูงสุดถึงห้าสต็อปจากความเสถียร - นั่นคือความเร็วชัตเตอร์สูงถึง 32 ×อีกต่อไปด้วยความคมชัดเดียวกัน และความก้าวหน้าที่ใหม่กว่าใน IS นั้นถูกต้องสำหรับการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อนและแตกต่างกันมากขึ้น เนื่องจากการแข่งขันที่นี่รุนแรงและมีความคิดมากมายที่ยังไม่ได้รับการคาดหวังว่าพื้นที่นี้จะยังคงพัฒนาอย่างรวดเร็ว

เนื่องจากโบเก้ - คุณภาพของภาพในบริเวณที่ไม่อยู่ในโฟกัส - ได้กลายเป็นปัจจัยที่สำคัญมากขึ้นจำนวนใบมีดและรูรับแสงที่มีขอบโค้งมนจะสูงขึ้น คุณลักษณะนี้จะได้รับการบริการมาเป็นเวลานานในการออกแบบพรีเมี่ยมถ่ายภาพเลนส์ แต่ตอนนี้มันดูเหมือนว่าเกือบจะต้องมีคุณลักษณะแม้ในสิ้นลง "ดีห้าสิบ" เช่นเดียวกับผู้ที่มาจากNikonและPentax

อีกตัวอย่างหนึ่งคือมอเตอร์แบบ in-lens ที่ดีกว่าโดยใช้การออกแบบด้วยคลื่นเสียงแบบวงแหวน และอีกตัวอย่างหนึ่งคือกลไกการคลัตช์ในเลนส์ Pentax รุ่นใหม่ซึ่งช่วยให้สามารถโฟกัสแมนนวลแบบเต็มเวลาได้แม้จะมีระบบโฟกัสอัตโนมัติที่ขับเคลื่อนด้วยร่างกาย หรือเลนส์ Pentax บางตัวมีฮูดในตัว / ดึงออกเลนส์ที่ชาญฉลาด นี่ไม่ใช่สิ่งที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบออพติคอล แต่เป็นตัวอย่างของนวัตกรรมที่ใช้งานได้จริงซึ่งเป็นประโยชน์ต่อช่างภาพ

การปิดผนึกสภาพอากาศเป็นอีกคุณสมบัติหนึ่ง: ไม่มีอะไรใหม่โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับเรื่องนั้น (ยกเว้นวิทยาศาสตร์วัสดุบางอย่างอาจจะ) แต่การปรับให้เหมาะกับการออกแบบเลนส์มากขึ้นนั้นมีความคืบหน้า

เนื่องจากมีการบรรจบกันระหว่างวิดีโอและการถ่ายภาพนิ่งเราจะเห็นการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมที่เกี่ยวข้อง: การทำงานที่เงียบขึ้นและการตั้งค่ารูรับแสงแบบ stepless (แทนที่จะ จำกัด เฉพาะการหยุดแบบดั้งเดิมหรือเศษส่วนที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ทำให้เกิดการกระโดด) เบบี้หลายคุณสมบัติเหล่านี้ตกอยู่ในประเภทต่อไปเมื่อมองจากมุมมองที่ไม่ใช่วิดีโอเป็นเช่น stepless รูรับแสงไม่ได้จริงๆคุณลักษณะที่มีจำนวนมากของผลประโยชน์สำหรับการถ่ายภาพยังคงเป็น

ไม่ดีกว่าแตกต่างกันเพียง

ในหมวดหมู่นี้: การเปลี่ยนแปลงที่ทำเพื่อประโยชน์ดิจิตอลและการออกแบบใหม่สำหรับเซ็นเซอร์ขนาดเล็ก

สำหรับดิจิตอลการออกแบบจำเป็นต้องคำนึงถึงการสะท้อนแสงที่เพิ่มขึ้นของวัสดุเซ็นเซอร์ผ่านฟิล์ม ซึ่งหมายความว่ามีแสงหลงทางย้อนกลับเข้ามาในเลนส์มากกว่าที่เคยเป็นมา นอกจากนี้เซ็นเซอร์ส่วนใหญ่ยังให้อภัยน้อยกว่าแสงที่ไม่ได้มาจากทางตรงทำให้การออกแบบทางด้านโทรคมนาคมมีความสำคัญมากขึ้น

และเซ็นเซอร์ขนาดเล็กก็หมายความว่าเลนส์สามารถออกแบบให้มีวงกลมภาพเล็กลงหรืออย่างน้อยก็มีคุณสมบัติสำคัญเหล่านั้นที่ปรับให้เหมาะกับจุดกึ่งกลางเท่านั้นโดยไม่ต้องกังวลมากนักเกี่ยวกับมุมในแบบฟูลเฟรม ซึ่งช่วยให้การออกแบบมีขนาดเล็กลงเบาลงและราคาถูกลงซึ่งยังคงคุณภาพของภาพที่ยอดเยี่ยม - ซีรีย์ DA Limited ของ Pentax เป็นลูกของโปสเตอร์ที่นี่ด้วยsmc DA 15mm f / 4 ED AL Limitedเป็นตัวอย่างของการออกแบบเลนส์นวัตกรรมล่าสุด จากสิ่งที่ฉันได้ระบุไว้ข้างต้น

มีการเปลี่ยนแปลงอีกอย่างหนึ่งที่สามารถใส่ในหมวดหมู่นี้ได้เช่นกัน ขณะนี้กล้องหลายตัวเสนอซอฟต์แวร์แก้ไขข้อบกพร่องของเลนส์โดยอัตโนมัติเช่นความผิดเพี้ยนของสีและการบิดเบี้ยวของลำกล้อง ในความเป็นจริงในบางจุดและยิงและมีขนาดกะทัดรัดกล้องเปลี่ยนเลนส์นี้ไม่ได้เป็นตัวเลือกแม้ - มันเป็นเพียงแค่บน. กล้องสื่อสารทางอิเล็กทรอนิกส์กับเลนส์และ "รู้" ถึงวิธีการปรับภาพในการประมวลผล RAW เพื่อชดเชยความผิดปกติของเลนส์รุ่นต่างๆ สิ่งนี้ทำให้พารามิเตอร์การประนีประนอมสำหรับการออกแบบเลนส์มีความแตกต่าง: ปัจจัยเหล่านั้นที่สามารถแก้ไขได้อย่างง่ายดายสำหรับในซอฟต์แวร์สามารถปล่อยให้อยู่ในสภาพที่ดุเดือดและคุณลักษณะอื่น ๆ ที่ต้องการนอกเหนือไปจากที่เป็นอยู่ ตอนนี้โฟกัสอยู่ที่ขนาดน้ำหนักและค่าใช้จ่ายเป็นหลัก แต่เมื่อการประมวลผลภาพเร็วขึ้นและดีขึ้นก็ไม่น่าแปลกใจที่จะเห็นความคิดนี้มาในการออกแบบระดับไฮเอนด์เช่นกัน


2
ในส่วนที่เกี่ยวกับหมวด "ไม่ดีเพียงแค่แตกต่างกัน" ฉันหวังว่าแบรนด์สำคัญ ๆ จะออกมาพร้อมกับขนาด APS ที่ดีในไม่ช้า ฉันสามารถไปได้ 24 มม. f / 2
Evan Krall

4
นอกจากนี้ยังมีโบเก้มากกว่ารูปร่างไอริส งานจำนวนมากในการออกแบบเลนส์ที่ทันสมัยทำให้แน่ใจว่าวงกลมที่ไม่ชัดโฟกัสของความสับสนนั้นเป็นจุดที่คลุมเครือแทนที่จะเป็นรูปวงแหวน ( nisen-bokeh ) ราชาแห่งครีมที่ไม่มีปัญหาSony (Minolta) 135 มม. f / 2.8 [T / 4.5] STFให้แสงและหยุดหนึ่งในสามในการแทรกองค์ประกอบ apodization ซึ่งเป็นฟิลเตอร์ ND ที่จบการศึกษาแบบเรเดียนบน สเตียรอยด์เพื่อให้แน่ใจว่าโบเก้มีคุณสมบัติที่เหมาะสม (พร้อมกับม่านตา 10 เม็ด) เลนส์รุ่นใหม่พยายามที่จะบรรลุสิ่งเดียวกันโดยไม่ต้องมีองค์ประกอบแปลกใหม่และการสูญเสียแสง

@StogRogers - โอ้อย่างแน่นอน ฉันไม่ได้ตั้งใจจะให้ความรู้สึกว่าใบมีดล้วน แต่มีโบเก้นั่นก็เป็นตัวขับเคลื่อนของเทรนด์นั้น
mattdm

2
@attdm - นั่นมีความหมายมากกว่าคำอธิบายประกอบมากกว่าการวิจารณ์ (ตามที่เป็นส่วนใหญ่ของความคิดเห็นของฉัน; ฉันหวังว่าผู้คนเข้าใจว่า) ฉันเกลียดการแก้ไขสิ่งต่าง ๆ เป็นคำตอบที่ดี - ฉันไม่จำเป็นต้องเห็นหน้ายิ้มของฉันบนหน้าปกของนิตยสารโรลลิ่งสโตนทุกฉบับ (มีบางอย่างเกี่ยวกับเครดิตร่วมสำหรับบรรณาธิการฉบับล่าสุด

ฉันคิดว่าย่อหน้าสุดท้ายจะเป็น "ดีกว่า" อย่างเหมาะสม: การใช้ซอฟต์แวร์เพื่อให้ได้อิสระมากขึ้นในการออกแบบเลนส์หรือแม้แต่ตัดมิติด้านการแข่งขันที่น่าสนใจออกไป
Raphael

16

เมื่อพูดถึงโลกของดาราศาสตร์สมัครเล่นมีการพัฒนาที่ค่อนข้างเกิดขึ้นกับเลนส์ Eyepieces และวัตถุประสงค์ล้วนใช้ทรัพยากรแก้วและการคำนวณที่แปลกใหม่เพื่อออกแบบอุปกรณ์การหักเหแสงที่ได้รับการแก้ไขอย่างดี การผสมแก้วใหม่ไม่ได้เกิดขึ้นบ่อยนักและความพยายามที่เหมาะสมในการผสมพันธุ์รูปร่างและคุณลักษณะต่าง ๆ ยังคงต้องใช้ทักษะทางเทคนิค

จดหมายข่าวล่าสุดจาก Stellarvue (ผู้ผลิตกล้องโทรทรรศน์ของสหรัฐอเมริกา) กล่าวถึงวิธีที่พวกเขาทำงานกับกระจกชนิดต่าง ๆ ที่มีให้เพื่อบิดใหม่ในการออกแบบรุ่นเก่า จดหมายข่าว Stellarvue

โอ้และถ้าคุณรู้จักนักดาราศาสตร์สมัครเล่นให้พูดถึง "Ethos" eyepieces กับพวกเขา พวกเขากำลังออกแบบล่าสุดที่กลายเป็นความโกรธ

จากโลกแห่งการถ่ายภาพมีข้อเสนอเมื่อเร็ว ๆ นี้ที่จะมีการออกแบบเลนส์ใหม่ที่ให้แสงมากกว่าในมุมตรงที่ CCD / CMOS เทียบกับการออกแบบฟิล์มรุ่นเก่าที่สามารถรองรับมุมที่แตกต่างกัน เลนส์เหล่านี้มีแนวโน้มที่จะเรียกว่า "ดิจิตอล" หรือดิจิตอลพร้อมเพราะพวกเขาสร้างขึ้นเพื่อให้แสงสว่างที่ดีกว่าสำหรับหลุมบ่อ

นอกจากนี้ข้อเสนอล่าสุดยังรวมถึงเลนส์ที่ใช้ประโยชน์จากการส่องสว่างเป็นวงกลมภาพขนาดเล็กเพื่อปกปิดเซ็นเซอร์ขนาดเล็ก วิธีนี้ช่วยให้เลนส์โดยรวมมีขนาดเล็กลงและราคาไม่แพง

สำหรับการสำรวจว่าสิ่งต่าง ๆ มีการเปลี่ยนแปลงภายในแบรนด์ใดบ้างคุณสามารถเรียกดูเพจ Pentax K-Mount ของ Bojidar Dimitrovได้ ฉันขอแนะนำให้ดูว่าการออกแบบสำหรับช่วงเวลาและซูมได้เปลี่ยนไปอย่างไรในช่วงหลายปีที่ผ่านมา แต่ถึงกระนั้นก็ต้องใช้วิศวกรแสงเพื่ออธิบายรายละเอียดของวิธีการและสาเหตุการเปลี่ยนแปลงบางอย่าง

นอกเหนือจากการออกแบบออพติคอลแล้วสารเคลือบกันแสงสะท้อนยังมีการปรับปรุงในช่วงหลายปีที่ผ่านมา พวกมันทนทานและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

หวังว่านี่จะช่วยได้!


4

การนำขนาดและน้ำหนักของเลนส์มาเป็นส่วนสำคัญในการโฟกัส เช่นเลนส์ Canon EF 600 มม. รุ่นใหม่ที่มี IS จริง ๆ แล้วเบากว่า non-IS หนึ่งก่อนหน้า (5.4 กก. เทียบกับ 6 กก.)

ด้วยความยาวโฟกัสที่น้อยลงคุณมีเลนส์ออพติคอลที่ใช้สำหรับเลนส์ขนาดเล็กและน้ำหนักเบาเช่น 400mm f / 4 DO และ 70-300mm f / 4.5-5.6 DO


4

นอกจากเซ็นเซอร์สนามแสง LYTRO ที่ได้อ้างถึงแล้วที่นี่ยังมีเทคโนโลยีอื่น ๆ ที่ดึงดูดความสนใจของฉันเมื่อเร็ว ๆ นี้เลนส์เหลวเซ็นเซอร์อินทรีย์และชัตเตอร์ระดับโลก

สิทธิบัตรสำหรับเลนส์นี้ถูกส่งมาอย่างน้อยโดย Olympus, Samsung และ Panasonic ( หน้าสิทธิบัตร )

พวกเขาใช้แรงกระตุ้นไฟฟ้าเพื่อเปลี่ยนรูปแบบของฟองของของเหลวภายในกล่องเลนส์ซึ่งในกรณีนี้เป็นองค์ประกอบเลนส์เอง

มีเลนส์บางอย่างเช่นนี้ออกสู่ตลาด แต่มีการใช้งานกับอุปกรณ์ขนาดเล็กเช่นเว็บแคม (การทดลองด้วยเลนส์เหลวและ IC driver ) ฉันคิดว่าอาจต้องใช้เวลาจนกว่าพวกเขาจะออกมาสำหรับกล้องจริง

ข้อดีของเทคโนโลยีนี้คือ:

  • แว่นตาที่ไม่เคลื่อนไหวสำหรับการซูมหรือ AF

  • แว่นตาน้อยลงภายในเลนส์

  • ตอบสนองทางไฟฟ้าได้เร็วขึ้น

  • ไม่ใช่มอเตอร์บนกระจก

  • โหมด AF เงียบ

แก้ไข: ในฐานะที่เป็นเซ็นเซอร์อินทรีย์ฉันเท่านั้นที่รู้ว่าฟูจิจะทำให้มันมีชื่อของมันใช้ส่วนประกอบอินทรีย์และฟูจิอ้างว่าเซ็นเซอร์นี้สามารถเกินคุณภาพของเซ็นเซอร์ FF อื่น ๆ , ข้อมูลเพิ่มเติมที่นี่

ในที่สุดชัตเตอร์ทั่วโลกอ้างถึง:

Global Shutter รวบรวมข้อมูลทั้งหมดจากทุก ๆ photosite บนชิปทั้งหมดในครั้งเดียว

นี่หมายความว่ามันสามารถลบเอฟเฟกต์ทั่วไปออกจากเซ็นเซอร์ปัจจุบันโดยใช้ชัตเตอร์กลิ้งเช่นการเลอะเทอะการเอียงเอียงและการเปิดรับแสงบางส่วน ข้อมูลเพิ่มเติมที่นี่


โอ้ใช่! นั่นคือสิ่งที่ยอดเยี่ยม
mattdm

3

ยังคงมีการปรับปรุงเลนส์อย่างต่อเนื่อง การควบคุมคุณภาพของแก้วที่ผลิตได้รับการปรับปรุงเมื่อเวลาผ่านไปและยังมีการปรับปรุงจำนวนมากในการเคลือบเพื่อลดการสะท้อน / แสงสะท้อน

นอกเหนือจากองค์ประกอบของเลนส์ที่แท้จริงแล้วยังมีส่วนประกอบอื่น ๆ ของเลนส์ที่ยังคงได้รับการพัฒนาโดยตัวอย่างที่ดีคือระบบ IS / VR ซึ่งได้กลายเป็นอัจฉริยะมากขึ้นในปีที่ผ่านมา

สำหรับภาพรวมที่ดีของบางส่วนของเทคโนโลยีระดับ high-end ที่จะเข้าสู่เลนส์ตรวจสอบหน้า Canon L ซีรีส์ (ใช่เป็นเพียงโฆษณาขนาดใหญ่สำหรับ canon เท่านั้น แต่หน้ามีข้อมูลที่น่าสนใจมากมาย)

Nikon มีส่วนOptics Technologyที่มีข้อมูลจำนวนมากเช่นกัน แต่ไม่มากเท่าประวัติศาสตร์

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.