มีความลับในการออกแบบเลนส์หรือไม่?


22

Canon EF 70-200mm f2.8L IS II USM โครงสร้างของเลนส์

ผู้ผลิตเลนส์มักจะแบ่งปันไดอะแกรมเช่นนี้สำหรับผลิตภัณฑ์ของตน อย่างไรก็ตามพวกเขาละเว้นข้อกำหนดที่ชัดเจนซึ่งจะช่วยให้หนึ่งในการวิเคราะห์ระบบแสงอย่างสมบูรณ์เช่นพลังของแต่ละองค์ประกอบและระยะห่างที่แน่นอนระหว่างกลุ่ม

แต่สันนิษฐานว่าวิศวกรแสงสามารถแยกชิ้นส่วนตัวอย่างเลนส์ใด ๆ เพื่อดึงข้อมูลนั้นองค์ประกอบโดยองค์ประกอบ

ดังนั้นอุตสาหกรรมจะรักษาข้ออ้างเรื่อง "ความลับ" หรือข้อได้เปรียบกรรมสิทธิ์ในการออกแบบเลนส์ของเลนส์และถ้าเป็นเช่นนั้นสิ่งที่ถือว่าละเอียดอ่อนและทำไม?

ก่อนหน้านี้ฉันสันนิษฐานว่าการแข่งขันเลนส์ได้ทำขึ้นอย่างสมบูรณ์กับคุณภาพของกระจกคุณภาพขององค์ประกอบการบด / ขัดการประกอบและบรรจุภัณฑ์ (เช่นคุณภาพที่อยู่อาศัยการปิดผนึกและการยอมรับ) และคุณภาพของกลไกเช่นโฟกัสมอเตอร์และการซูม ฉันคิดว่าความลับทางการค้าเพียงอย่างเดียวถ้ามีจะเป็นในเทคนิคการผลิตเพื่อสร้างการออกแบบที่รู้จักในเชิงเศรษฐศาสตร์เพื่อความอดทนโดยเฉพาะ ในความเป็นจริงมีความลับการออกแบบใด ๆ ในอุตสาหกรรมเลนส์หรือไม่?

คำตอบ:


29

โดยทั่วไปไม่มีความลับในการออกแบบเลนส์ ทุกสิ่งที่สำคัญความก้าวหน้าทั้งหมด ฯลฯ จะถูกแบ่งปันแบบสาธารณะหรือกึ่งส่วนตัวกับการดัดแปลงผ่านสิทธิบัตรการประชุมเอกสาร ฯลฯ มี "ความลับชั่วคราว" ซึ่งมีบางสิ่งที่ได้รับการปกป้องอย่างใกล้ชิดจนกว่าจะมีการเผยแพร่: ตัวอย่างเช่นเราได้ดำเนินการ ชิ้นส่วนสุดท้ายของจิ๊กซอว์ในรูปแบบฟรีฟอร์มไม่มีข้อ จำกัด กำหนดรูปแบบของสมมาตร แต่มันไม่ใช่ข้อมูลที่เราแบ่งปันเพราะมันเป็นส่วนหนึ่งของปริญญาเอกและการป้องกัน IP มีความสำคัญมาก

เมื่อถึงเวลาที่จะเผยแพร่ทุกอย่างจะถูกวางในสิทธิบัตรเช่นสิทธิบัตรของNikon 24 mm f / 1.4Gวางใบสั่งยาทางแสงทั้งหมดให้ทุกคนได้เห็น มันถูกต้องอย่างสมบูรณ์ยกเว้นค่าสัมประสิทธิ์ทรงกลมอย่างน้อยทรงกลมที่ด้านหน้าส่วนใหญ่ถูกเหลวไหล การออกแบบมีความอ่อนไหวอย่างยิ่งต่อทรงกลมนั้นดังนั้นจึงไม่มีวิธีใดที่จะดุร้ายกำลังปรับวิธีการของคุณให้เข้ากับสัมประสิทธิ์ที่ถูกต้องได้อย่างง่ายดายจากที่ได้รับมา ทรงกลมที่สองอาจถูกทำให้เหลวไหล สิ่งแรกคือสิ่งที่ทำให้เลนส์มีมุมมองที่กว้างในขณะที่เลนส์ตัวที่สองคือการเพิ่มประสิทธิภาพ ด้วยความที่ไม่ถูกต้องการออกแบบจึงล้มเหลวไปพร้อม ๆ

Zeiss ยังใช้ในการเผยแพร่ดัชนี Zeiss ของเลนส์ถ่ายภาพผ่านประมาณปี 1950 ที่มีรายละเอียดสิทธิบัตรและเลนส์ในการผลิตของพวกเขา

ผู้ผลิตที่แตกต่างกันชอบตัวเลือกการออกแบบที่แตกต่างกัน แต่ฉันก็ไม่สามารถบอกได้อย่างแน่นอนว่าฉันรู้ว่าทำไม Zeiss มีแนวโน้มที่จะชื่นชอบโซลูชันการออกแบบที่ "สง่างาม" มากขึ้นด้วยรูปร่างองค์ประกอบและรูปแบบการออกแบบที่มากขึ้น Leica มักใช้พื้นผิว Merte ที่ผิดปกติ(ดูหน้า 40) โดยทั่วไปไลก้ายังแยกส่วนสิ่งต่าง ๆ ให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ด้วยการออกแบบที่ค่อนข้างรุนแรงในแง่ของความโค้งของพื้นผิว

Canon และ Nikon มักใช้สิ่งที่ทำให้เลนส์ต้นแบบคู่เกาส์ติดกับเลนส์มุมกว้างด้านหน้าเพื่อออกแบบมุมกว้างความเร็วสูงเช่น 24 mm / 1.4G, 24 mm / 1.4L

สิ่งต่าง ๆ เช่นวิธีเร่งความเร็วโฟกัสอัตโนมัติ (รับองค์ประกอบที่เล็กที่สุดที่คุณสามารถเคลื่อนที่เพื่อโฟกัสได้) ยังเป็นความรู้ที่กว้างขวาง บางทีความลับที่เก็บไว้ที่ดีที่สุดคือการจ่ายราคาสำหรับ Code V (หลายพัน USD / เดือน / ผู้ใช้) แทน Zemax (ประมาณ $ 35,000 ต่อผู้ใช้) สำหรับเครื่องมือที่ยอดเยี่ยมสำหรับการออกแบบและเตรียมการผลิต


เพื่อชี้แจงตัวอย่างสิทธิบัตรของ Nikon: พวกเขาทำให้ข้อมูลจำเพาะที่แน่นอนของเลนส์ทรงกลมด้านหน้าในสิทธิบัตรนั้นงงงวยหรือไม่? และถึงอย่างนั้นมันไม่ใช่เรื่องของการหยิบเลนส์ตัวอย่างการผลิตและวางไว้ด้านหน้าของ lensometer เพื่อรับค่าสัมประสิทธิ์เหล่านั้นถ้ามีใครต้องการที่จะทำซ้ำได้เมื่อมันไม่ได้จดสิทธิบัตร? หรือมันไม่ง่ายเลยที่จะวัดความชันของทรงกลม?
feetwet

2
@feetetometer lensometer ไม่ได้วัดคุณสมบัติที่ต้องการ - เป็นเลนส์แว่นตา แน่นอนว่านิคอนทำให้ค่าสัมประสิทธิ์ความคลาดเคลื่อนในการปกป้องสิทธิบัตรทางปัญญาของพวกเขาแย่ลง จำเป็นต้องมี 3D profilometer เพื่อสร้างค่าสัมประสิทธิ์ aspheric อีกครั้งและให้ความแม่นยำในระดับที่ จำกัด เมื่อคุณมาถึงขั้นตอนในการปรับเส้นโค้งให้เหมาะสมกับโปรไฟล์นั้นก็อาจมีวิธีแก้ไขปัญหาหลายอย่างกับโปรไฟล์นั้น สามารถใช้เครื่องวัดระยะได้ แต่ทรงกลมแรกในเลนส์นั้นมีขนาดใหญ่มาก - ดีเกินกว่าที่จะเห็นเครื่องวัดความผิดปกติ
แบรนดอน Dube

2
จำนวนมหาศาลไม่มีเครื่องมือวิศวกรรมย้อนกลับที่ดี แว่นตาเป็นเรื่องยากโดยเฉพาะอย่างยิ่ง - แม้ว่าคุณจะรู้ดัชนีที่ความยาวคลื่นเดียวและหมายเลข V ที่คุณไม่ทราบว่าเป็นวัสดุอะไร ยิ่งกว่านั้นแอสเฟียร์ใด ๆ ที่จะทำซ้ำได้ยากโดยไม่มีสมการดั้งเดิม การวัดช่องอากาศและรัศมีความโค้งก็ยากเช่นกัน
แบรนดอน Dube

7
ฉันไม่สงสัยคุณเลย แต่การทำให้งงงวยนั้นดูเหมือนว่าเป็นการละเมิดอย่างร้ายแรงต่อจิตวิญญาณของระบบสิทธิบัตรซึ่งเป็นข้อตกลงที่จะเปิดเผยความลับเพื่อแลกกับการคุ้มครองเชิงพาณิชย์ หากความลับที่เปิดเผยเป็นจริงครึ่งความจริงไม่ควรให้ความคุ้มครองนั้น - สิทธิบัตรควรถูกยกเลิก
mattdm

1
@mattdm: สิทธิบัตรต้องมีข้อมูลที่บุคคลทั่วไปที่มีความเชี่ยวชาญในงานศิลปะจะพบทั้งนวนิยายและมีประโยชน์ ไม่จำเป็นว่าสิทธิบัตรจะรวมถึงข้อมูลทั้งหมดที่นักประดิษฐ์รู้จัก หากสิทธิบัตรมีการออกแบบที่จะทำงานได้ดีกว่าการออกแบบอื่น ๆ ที่ไม่ได้อาศัยข้อมูลกรรมสิทธิ์การออกแบบดังกล่าวจะถือว่าเป็น "ข้อมูลที่แปลกใหม่และมีประโยชน์" แม้ว่าการปรับปรุงดังกล่าวจะไม่มีที่ไหนใกล้เท่าที่อื่น ๆ .
supercat

0

แน่นอนว่าคุณสามารถย้อนโครงสร้างของเลนส์ได้อย่างสมบูรณ์ก่อนอื่นนำไปวางในเครื่องเอ็กซเรย์ในมุมต่าง ๆ เพื่อกำหนดระยะห่างการเคลื่อนไหวที่เป็นไปได้กลไกในตัว ฯลฯ จากนั้นนำมันออกจากร่างกายเพื่อตรวจสอบเลนส์ รูปร่างของแต่ละเลนส์และคุณสมบัติของมัน คุณยังสามารถตรวจสอบวัตถุอื่น ๆ หากคุณต้องการที่จะนำไปสู่จุดสูงสุดคุณสามารถกำหนดองค์ประกอบของแต่ละวัตถุโดยใช้การวิเคราะห์องค์ประกอบ


ใกล้จะเป็นไปไม่ได้ที่จะระบุวัสดุออปติคัลอย่างแม่นยำจากตัวอย่างโดยไม่ต้องมีหลายชิ้น พวกเขาจะต้องแตกหักเพื่อยืนยันสิ่งที่พวกเขาเป็น นอกจากนี้การเคลือบจะไม่สามารถกำหนดสูตรใหม่ได้อย่างแม่นยำ
Brandon Dube

1
คำตอบนี้ไม่ได้ตอบคำถามเกี่ยวกับความลับในการออกแบบเลนส์ คุณสามารถอธิบายคำตอบได้อย่างละเอียดหรือไม่?
Hugo
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.