Есть ли секреты в дизайне линз?

22

Canon EF 70-200mm f2.8L IS II USM Схема конструкции объектива

Производители линз обычно делятся такими диаграммами для своих продуктов. Тем не менее, они явно опускают спецификации, которые позволили бы полностью проанализировать оптическую систему, например мощность каждого элемента и точное расстояние между группами.

Но, по-видимому, инженер-оптик мог бы разобрать любой образец линзы, чтобы извлечь эту информацию, элемент за элементом.

Итак, сохраняет ли индустрия какие-либо притворства о «секретах» или собственном преимуществе оптической конструкции линз, и если да, что именно считается чувствительным и почему?

Ранее я предполагал, что конкурс объективов проводился исключительно на основе качества стекла, качества шлифования / полировки элементов, сборки и упаковки (т. Е. Качества корпуса, герметизации и допусков), а также качества таких механизмов, как двигатели фокусировки и масштабирование. Я думал, что единственными коммерческими секретами, если таковые имеются, будут технологии производства, позволяющие экономически выгодно изготавливать известный дизайн с определенным допуском. Есть ли какие-то секреты дизайна в индустрии линз?

feetwet
источник

Ответы:

29

Вообще нет никаких секретов дизайна линз. Все важные события, все открытия и т. Д. Делятся публично или полу-частно с изменениями через патенты, конференции, документы и т. Д. Существуют «временные секреты», в которых что-то тщательно охраняется, пока не будет опубликовано: например, мы завершили Последняя часть головоломки в свободной форме без ограничений накладывается на форму симметрии, но это не та информация, которой мы поделились, поскольку она является частью докторской диссертации, и защита ИС очень важна.

Когда приходит время публикации, все оформлено в патентах, например, в патенте Nikon 24 mm f / 1.4G выложен весь оптический рецепт, чтобы все могли его увидеть. Это совершенно правильно, за исключением асферических коэффициентов, по крайней мере, на самой передней части асферической области, которая выдувается. Дизайн чрезвычайно чувствителен к этой сфере, поэтому нет никакого способа, чтобы грубой силой оптимизировать ваш путь к правильным коэффициентам легко из приведенных. Вторая асфера также может быть выдумана. Первый - это то, что позволяет объективу иметь такой широкий угол обзора вообще, а второй - для повышения производительности. Из-за того, что первое неверно, дизайн вообще терпит неудачу, а второе просто приводит к плохой производительности.

В 1950 году Цейсс также публиковал « Индекс фотографических линз Цейса», в котором подробно описывались все патенты и линзы при их производстве.

Различные производители предпочитают разные варианты дизайна, хотя я не могу сказать наверняка, что знаю почему. Zeiss стремится отдать предпочтение более «элегантным» дизайнерским решениям с более «фундаментальными» формами элементов и форм дизайна. Leica часто использует необычную поверхность Merte (см. Стр. 40). В общем, Leica также сводит вещи к как можно меньшему числу элементов с довольно экстремальными конструкциями с точки зрения искривления поверхности.

Canon и Nikon часто используют то, что сводится к двойной линзе Гаусса с широкоугольным креплением перед ним, для создания высокоскоростных широкоугольных объективов, таких как 24 мм / 1,4 Г, 24 мм / 1,4 л.

Такие вещи, как ускорение автофокусировки (получение мельчайших элементов для фокусировки) также широко распространены. Возможно, лучше всего держится в секрете, чтобы заплатить цену за Код V (несколько тысяч долларов США / месяц на пользователя) вместо Zemax (около 35 000 долларов США на пользователя) за его чрезвычайно превосходные инструменты для допуска дизайна и подготовки его к производству.

Брэндон Дуб
источник
Чтобы прояснить пример патента Nikon: они намеренно запутывали точное описание передней асферической формы в патенте? И даже в этом случае, разве не нужно брать объектив серийного образца и ставить его перед линзометром, чтобы получить эти коэффициенты, должен ли кто-нибудь захотеть воспроизвести его после того, как он запатентован? Или не так просто измерить асферику?
Footwet
2
@feetwet линзометр не измеряет требуемые характеристики - они предназначены для очковых линз. Никон определенно запутал асферические коэффициенты, чтобы защитить свой интеллектуальный патент. 3D-профилометр необходим для повторной генерации асферических коэффициентов, что обеспечивает ограниченную степень точности. Когда вы достигнете стадии подгонки кривой к этому профилю, у этого профиля также может быть несколько решений. Можно также использовать интерферометр, но первая сфера в этом объективе имеет очень большой вылет - слишком большой, чтобы его мог видеть интерферометр.
Брэндон Дуб
2
Огромное количество из них не имеет хорошего инструмента реинжиниринга. Очки особенно сложны - даже если вы знаете индекс на одной длине волны и число V, вы точно не знаете, какой это материал. Кроме того, любая асфера будет удивительно трудно воспроизвести без исходного уравнения. Измерение воздушного пространства и радиусов кривизны также очень сложно.
Брэндон Дуб
7
Я совершенно не сомневаюсь в вас, но это запутывание кажется ужасным нарушением духа патентной системы, которая, по сути, является соглашением раскрывать секреты в обмен на коммерческую защиту. Если раскрытые секреты на самом деле являются полуправдой, защита не должна предоставляться - патент должен быть признан недействительным.
Матдм
1
@mattdm: Патенты должны включать информацию, которую обычный специалист в данной области счел бы как новой, так и полезной. Нет необходимости, чтобы патент включал всю такую ​​информацию, известную изобретателю. Если патент включает в себя дизайн, который будет работать лучше, чем любой другой дизайн, который не полагается на конфиденциальную информацию, такой дизайн будет квалифицироваться как «новая и полезная информация», даже если такие улучшения далеко не так велики, как другие, известные изобретателю. ,
суперкат
0

Конечно, вы всегда можете полностью перепроектировать корпус объектива, сначала поместив его в рентгеновский аппарат под разными углами, чтобы определить расстояние, возможные движения, встроенные механизмы и т. Д. Затем физически разберите его для осмотра объективов, затем вы можете определить Форма каждой линзы и ее свойства. Вы также можете осмотреть другие объекты. Если вы действительно хотите довести это до крайности, вы можете определить состав каждого объекта с помощью элементного анализа.

Джон Г.
источник
Почти невозможно точно определить оптические материалы из образца без большого количества кусков. Они должны быть разбиты, чтобы точно определить, кто они. Кроме того, покрытия невозможно точно переформулировать.
Брэндон Дуб
1
Этот ответ на самом деле не отвечает на вопрос о том, есть ли какие-либо секреты в дизайне линз. Можете ли вы разработать ответ?
Хьюго