Yakınlaştırma objektifi - Zoom lens
Bir zoom objektif bir mekanik montaj olan lens elemanı olan odak uzunluğu (ve böylece görüş açısı sabit bir odak uzunluğu (OFF) objektif (bakınız karşıt olarak), değiştirilebilir ana lens ).
Parfokal lens olarak da adlandırılan gerçek bir zoom lens, odak uzaklığı değiştiğinde odağı koruyan lenstir . Çoğu tüketici zum lensi mükemmel odak sağlamaz, ancak yine de parfokal tasarımlardır. Optik yakınlaştırmaya sahip olarak tanıtılan çoğu kameralı telefon, aslında hibrit bir sistem oluşturmak için dijital yakınlaştırma ile birleştirilmiş, farklı ancak sabit odak uzaklığına sahip birkaç kamera kullanır.
Değişken odak uzaklığının rahatlığı, karmaşıklık pahasına gelir - ve bazıları görüntü kalitesi, ağırlık, boyutlar, diyafram, otomatik odaklama performansı ve maliyetten ödün verir. Örneğin, tüm yakınlaştırma lensleri, maksimum diyafram açıklığında, özellikle odak uzaklığı aralığının uç noktalarında, önemli olmasa da en azından hafif görüntü çözünürlüğü kaybından muzdariptir. Bu efekt, geniş formatta veya yüksek çözünürlükte görüntülendiğinde görüntünün köşelerinde belirgindir. Bir zoom lensinin sunduğu odak uzaklığı aralığı ne kadar genişse, bu ödünler o kadar abartılı hale gelmelidir.
özellikleri
Yakınlaştırma lensleri genellikle en uzun ve en kısa odak uzunluklarının oranı ile tanımlanır. Örneğin, odak uzunlukları 100 mm ile 400 mm arasında değişen bir yakınlaştırma lensi 4:1 veya "4×" yakınlaştırma olarak tanımlanabilir. Terimi SUPERZOOM veya hyperzoom, çok büyük odak uzaklığı faktörleri ile, tipik olarak en fazla 5 x ve x 19 kadar uzanan çekim zum lens açıklamak için kullanılan SLR amatör × 22 lens ve dijital kameralar . Profesyonel televizyon kamera lenslerinde bu oran 300× kadar yüksek olabilir. 2009 itibariyle, yaklaşık 3×'in üzerindeki fotoğrafik zum lensleri, genellikle prime lenslerle eşit düzeyde görüntüleme kalitesi üretemez . Sabit hızlı diyafram zumları (genellikle f /2.8 veya f /2.0) tipik olarak bu zum aralığıyla sınırlıdır. Düşük çözünürlükte hareketli görüntüler kaydedilirken kalite düşüşü daha az fark edilir, bu nedenle profesyonel video ve TV lensleri yüksek yakınlaştırma oranlarına sahip olabilir. Yüksek zoom oranlı TV lensleri, genellikle 25 kg'dan (55 lb) daha ağır olan düzinelerce optik elemanla karmaşıktır. Dijital fotoğrafçılık, hem kamera içi işlemciler hem de post prodüksiyon yazılımı içindeki optik kusurları telafi eden algoritmaları da barındırabilir.
Bazı fotoğraf zum lensleri, odak uzunlukları normal bir lensten daha uzun olan uzun odaklı lenslerdir , bazıları geniş açılı lenslerdir ( normalden daha geniştir ) ve diğerleri geniş açıdan uzun odak aralığını kapsar. Bazen "normal" yakınlaştırmalar olarak adlandırılan ikinci yakınlaştırma lensleri grubundaki lensler, birçok çağdaş kamerada popüler tek lens seçimi olarak sabit odak uzaklıklı lensin yerini almıştır. Bu lenslerin üzerindeki işaretler genellikle "Geniş" ve "Telefoto" için W ve T şeklindedir . Negatif ıraksak mercek tarafından sağlanan daha uzun odak uzaklığı, genel mercek düzeneğinden daha uzun olduğu için telefoto belirlenir (negatif ıraksayan mercek "telefoto grubu" olarak işlev görür).
Bazı dijital kameralar, daha uzun odak uzunluklu bir zum merceğinin (daha dar görüş açısı) etkisini taklit etmek için yakalanan bir görüntünün kırpılmasına ve büyütülmesine izin verir. Bu genellikle dijital yakınlaştırma olarak bilinir ve optik yakınlaştırmadan daha düşük optik çözünürlüklü bir görüntü üretir . Tam olarak aynı etki, dijital görüntüyü kırpmak ve kırpılan alanı büyütmek için bir bilgisayarda dijital görüntü işleme yazılımı kullanılarak elde edilebilir . Birçok dijital fotoğraf makinesinde her ikisi de bulunur ve bunları önce optik, sonra dijital yakınlaştırma kullanarak birleştirir.
Yakınlaştırma ve SUPERZOOM lensler yaygın kullanılır hala , Video , sinema kameraları , projektörler , bazı dürbün , mikroskoplar , teleskoplar , teleskopik manzaraları ve diğer optik aletler . Ek olarak, bir yakınlaştırma merceğinin afokal kısmı, ayarlanabilir bir ışın genişletici yapmak için değişken büyütmeli bir teleskop olarak kullanılabilir . Bu, örneğin bir lazer ışınının boyutunu değiştirmek için kullanılabilir, böylece ışının ışıması değişebilir.
Tarih
Görüntünün büyütülmesinin sürekli varyasyonunu sağlamak için optik teleskoplarda yakınlaştırma lenslerinin ilk biçimleri kullanıldı ve bu ilk olarak 1834'te Royal Society'nin işlemlerinde rapor edildi. Telefoto lensler için erken patentler ayrıca ayarlanabilen hareketli lens elemanlarını da içeriyordu. merceğin genel odak uzunluğunu değiştirmek için. Bu tür merceklere artık değişken odaklı mercekler denir , çünkü odak uzaklığı değiştirildiğinde, odak düzleminin konumu da hareket eder ve her değişiklikten sonra merceğin yeniden odaklanmasını gerektirir.
Lens düzeneğinin etkili odak uzaklığı değiştirilirken keskine yakın odağı koruyan ilk gerçek yakınlaştırma lensi, 1902'de Clile C. Allen tarafından patentlendi ( ABD Patenti 696,788 ). Yakınlaştırma lensinin sinemada erken kullanımı, Clara Bow'un oynadığı 1927 tarihli "It" filminin açılış çekiminde görülebilir . İlk endüstriyel üretim, 35 mm film için Bell ve Howell Cooke "Varo" 40–120 mm lensti. 1932'de tanıtılan kameralar. En etkileyici erken TV Zoom lensi, 1953'te İngiltere'den Rank Taylor Hobson'un ürettiği VAROTAL III'tü . 1959'da tanıtılan Kilfitt 36–82 mm/2.8 Zoomar , normal üretimde sabit 35 mm'lik ilk değişken odaklı lensti. fotoğrafçılık. İlk modern film zum lensi olan Pan-Cinor, 1950 civarında SOM-Berthiot için çalışan bir Fransız mühendis olan Roger Cuvillier tarafından tasarlandı . Optik kompanzasyon zum sistemine sahipti. 1956'da Pierre Angénieux , 1958'de piyasaya sürdüğü 16mm için 17-68mm lensinde zoom yaparken hassas odaklama sağlayan mekanik dengeleme sistemini tanıttı. Aynı yıl, Angénieux 4x zoom'un 35mm versiyonunun prototipi olan 35-140mm ilk kez üretildi. Görüntü yönetmeni Roger Fellous tarafından Julie La Rousse'un yapımı için kullanıldı. Angénieux, 16 mm filmli kameralar için 12-120 mm ve 35 mm filmli kameralar için 25-250 mm dahil olmak üzere 10'a 1 zum lens tasarımı için sinema filmi akademisinden 1964 teknik ödülü aldı.
O zamandan beri optik tasarımdaki gelişmeler, özellikle optik ışın izleme için bilgisayarların kullanılması, yakınlaştırma lenslerinin tasarımını ve yapımını çok daha kolay hale getirdi ve artık profesyonel ve amatör fotoğrafçılıkta yaygın olarak kullanılmaktadır.
Tasarım
Yakınlaştırma lensleri için pek çok olası tasarım vardır, en karmaşık olanlar otuzdan fazla bağımsız lens elemanına ve birden fazla hareketli parçaya sahiptir. Ancak çoğu, aynı temel tasarımı takip eder. Genellikle lens gövdesi boyunca eksenel olarak kayabilen veya sabitlenebilen bir dizi ayrı lensten oluşurlar. Bir zum merceğinin büyütme oranı değişirken, odaklanan görüntüyü keskin tutmak için odak düzleminin herhangi bir hareketini telafi etmek gerekir. Bu telafi, mekanik yollarla (merceğin büyütmesi değişirken tüm mercek düzeneğinin hareket ettirilmesiyle) veya optik olarak (mercek yakınlaştırıldığında mümkün olduğunca az değişecek şekilde odak düzleminin konumunun ayarlanmasıyla) yapılabilir.
Bir yakınlaştırma lensi için basit bir şema, düzeneği iki parçaya böler: standart, sabit odak uzunluklu bir fotoğraf lensine benzer bir odaklama lensi, öncesinde bir afokal zoom sistemi , odaklamayan sabit ve hareketli lens elemanlarının bir düzenlemesi. ancak içinden geçen bir ışık huzmesinin boyutunu ve dolayısıyla lens sisteminin genel büyütmesini değiştirir.
Bu basit optik telafi zoom objektif olarak, odaksız sistemi iki pozitif oluşur eşit odak uzunluğu lensleri (yakınsak) (lens L 1 ve L 3 , bir negatif (uzaklaşan) objektif (ile) L 2 , mutlak bir odak uzunluğuna sahip aralarında), pozitif lenslerin yarısından daha az. Objektif L 3 sabitlenmiştir, ancak lens L 1 ve L 2 , belirli bir doğrusal olmayan bir ilişkide eksenel olarak hareket ettirilebilir. Bazı modern zoom lensleri bu konumlandırmayı gerçekleştirmek için bilgisayar kontrollü servolar kullansa da, bu hareket genellikle lens muhafazasındaki karmaşık bir dişli ve kam düzenlemesi ile gerçekleştirilir.
Negatif lens da L 2 lens, lensin önden arkaya doğru hareket eder L 1 ileri hareket ve daha sonra geriye doğru parabolik bir yay. Bunu yaparken, sistemin genel açısal büyütmesi değişir ve tam zum merceğinin etkin odak uzaklığını değiştirir. Gösterilen üç noktanın her birinde, üç mercek sistemi odaksızdır (ışığı ayırmaz veya yakınlaştırmaz) ve dolayısıyla merceğin odak düzleminin konumunu değiştirmez. Bu noktalar arasında sistem tam olarak afokal değildir, ancak odak düzlemi konumundaki değişiklik, görüntünün netliğinde önemli bir değişiklik yapmayacak kadar küçük olabilir (iyi tasarlanmış bir lenste yaklaşık ±0,01 mm).
Zoom lens tasarımında önemli bir konu, lensin tüm çalışma aralığı boyunca optik sapmaların ( renk sapmaları ve özellikle alan eğriliği gibi ) düzeltilmesidir ; bu, bir yakınlaştırma lensinde, yalnızca bir odak uzaklığı için sapmaları düzeltmesi gereken sabit bir lensten çok daha zordur. Bu sorun, yakınlaştırma lenslerinin yavaş alımının ana nedeniydi; ilk tasarımlar, çağdaş sabit lenslerden önemli ölçüde daha düşüktü ve yalnızca dar bir f-sayısı aralığıyla kullanılabilirdi . Modern optik tasarım teknikleri, geniş çapta değişken odak uzunlukları ve diyafram açıklıkları üzerinde iyi sapma düzeltmesine sahip yakınlaştırma lenslerinin yapımını mümkün kılmıştır.
Odak uzaklığı değiştirilirken odağı korumak için sinematografi ve video uygulamalarında kullanılan lenslere ihtiyaç duyulurken, durağan fotoğrafçılık ve projeksiyon lensleri olarak kullanılan zoom lensleri için böyle bir gereklilik yoktur. Aynı görüntü kalitesiyle odağı değiştirmeyen bir lens oluşturmak daha zor olduğu için, ikinci uygulamalar genellikle odak uzaklığı değiştiğinde yeniden odaklama gerektiren lensler kullanır (ve bu nedenle kesinlikle değişken odaklı lenslerdir , zoom lensleri değil). ). Çoğu modern fotoğraf makinesi otomatik odaklama yaptığından , bu bir sorun değildir.
Büyük zoom oranlarına sahip zoom lens tasarımcıları, daha yüksek görüntü netliği için genellikle bir veya daha fazla sapmayı değiştirir. Örneğin, hazne ve yastık daha yüksek derecede bir bozulma , 10 odak oranı ile tele geniş açıdan odak aralığı kapsayacak lensler tolere edilir x ya da daha fazla sabit bir odak uzaklığı lens ya da bir zoom objektif ile kabul edilebilir daha düşük bir oran. Modern tasarım yöntemleri bu sorunu sürekli olarak azaltsa da, bu büyük oranlı lenslerde yüzde birden fazla namlu distorsiyonu yaygındır. Ödenen diğer bir bedel, lensin aşırı telefoto ayarında, lens daha yakın nesnelere odaklanırken efektif odak uzaklığının önemli ölçüde değişmesidir. Objektif sonsuzdan orta yakın çekime odaklanırken görünen odak uzaklığı yarıdan fazla olabilir. Daha az bir dereceye kadar, bu etki, büyütmedeki değişiklikleri etkilemek için tüm lens yerine dahili lens elemanlarını hareket ettiren sabit odak uzaklıklı lenslerde de görülür.
değişken odaklı lens
Özellikle sabit lensli kameralar söz konusu olduğunda, "zoom" olarak adlandırılan birçok lens, aslında lens tasarımcılarına optik tasarım değiş tokuşlarında (odak uzaklığı aralığı, maksimum diyafram, boyut, ağırlık, maliyet) daha fazla esneklik sağlayan değişken odaklı lenslerdir. gerçek parfokal yakınlaştırmadan daha iyidir ve otomatik odaklama nedeniyle pratiktir ve kamera işlemcisi, büyütmeyi değiştirirken ("yakınlaştırma") odak düzleminin konumundaki değişikliği telafi etmek için merceği hareket ettirebilir, bu da işlemi temelde aynı şekilde yapar. gerçek parfokal yakınlaştırma.
Ayrıca bakınız
- Yakınlaştırma (film yapımı)
- Pan tilt zoom kamerası (PTZ)
- Profesyonel video kamera
- Yakınlaştırma Lensi
- Odak uzaklığına göre
Referanslar
alıntılar
Kaynaklar
- Kingslake, R. (1960), "Zum lensinin gelişimi". SMPTE Dergisi 69 , 534
- Clark, AD (1973), Zoom Lensler, Monographs on Applied Optics No. 7 . Adam Hildger (Londra).
- Malacara, Daniel ve Malacara, Zacarias (1994), Lens Tasarımı El Kitabı . Marcel Dekker, Inc. ISBN 0-8247-9225-4
- "Zoom Lensin İçinde Ne Var?" . Adaptall-2.com. 2005.