Пластикові лінзи в об’єктивах, блог Дмитра евтіфеева

використані матеріали: Canon, Nikon, Tamron, зарубіжних статей і форумів.

Питання про пластикові лінзи в об'єктивах виникає останнім часом все частіше. Обумовлено це двома моментами.

1-ша причина чому люди вважають, що в сучасному об'єктиві можуть бути пластикові лінзи

По-перше сучасні об'єктиви стають все легше і здається межі цьому немає. Коли ви купуєте об'єктив за 30-50тис.руб ви очікуєте, що і важить він буде солідно. Інакше не дуже зрозуміло, куди йдуть гроші. Простіше зрозуміти дороге = велике і важке.

Але в сучасних об'єктивах виробник намагається максимально зменшити вагу, замінюючи більшість важких елементів легкими. Так корпусу об'єктивів вже давно замінені в більшості випадків на пластикові. Чи добре це? Для довговічності об'єктива само собою погано. Старі об'єктиви 30-річної давності і зараз цілком служать, а пластикові розбиваються і обдираються дуже швидко за цими мірками.

Наскільки краще пластик або метал захищають об'єктив від падіння складно сказати. З одного боку метал міцніше, але пластичний - деформується і заклинює нутрощі при сильному ударі. А пластик хоч і більш крихкий, але пружинить і зберігає форму, поки не тріснув. Також пластиковий об'єктив легший і тому теж менш схильний до руйнування при падінні.

З іншого боку я бачив падали об'єктиви металеві та пластикові. І ті й інші часто виживають. Хоча давати падати об'єктиву вкрай небажано.

Але повернемося до лінз.

2-а причина чому люди вважають, що в сучасному об'єктиві можуть бути пластикові лінзи

Всі ми знаємо, що в наш час є цілком пристойні окуляри, зроблені з пластику, а якщо бути більш точним - акрилу. Оптичні типи пластика дозволяють виробляти лінзи, які не поступаються за якістю скляним, але сильно знижувати вагу і собівартість.
Чим за це доводиться розплачуватися? В першу чергу царапіноустойчівостью. По-друге - стійкістю до нагрівання.

Також ви, напевно, вже чули про гібридних асферических елементах в сучасних об'єктивах. Такі елементи на сьогоднішній день виробляють і вставляють в свої об'єктиви вже всі найбільші виробники.

Nikon employs three types of aspherical lens elements. Precision-ground aspherical lens elements are the finest expression of lens-crafting art, demanding extremely rigorous production standards. Hybrid lenses are made of a special plastic molded onto optical glass. Molded glass aspherical lenses are manufactured by molding a unique type of optical glass using a special metal die technique.

Три типу асферических елементів у Никон.
1. асферичні лінзи отримані точної шліфуванням
2. Гібридні асферичні елементи отримані наплавленням пластика на скляну основу.
3. Асферіческіе скляні елементи, отримані фірмовий відливанням

Canon uses four different type of aspherical lens elements now depending on the purpose;
1. a ground and polished glass aspherical lens element.
2. a molded glass aspherical lens element.
3. a molded plastic aspherical lens element produced by a high-precision molding technology.
4. a replica aspherical lens element, ultraviolet-light-hardening resin layer on a spherical glass lens element.
Large diameter ground and polished aspherical lens elements are used for «L» series lenses to achieve sharp definition.

Кенон використовує 4 типи асферических елементів
1. Шліфовані і поліровані асферичні елементи
2. Відлиті скляні асферичні елементи
3. Відлиті пластикові асферичні елементи
4. Спеціальний пластик, твердіє на скляній сферичної лінзі, що надає їй асферическую форму

Також мені відомо про Pentax. який теж використовує гібридні елементи.

Добре це чи погано, що в об'єктиві використовується гібридний елемент?

По-перше оптичні властивості використовуваних типів пластиків не поступаються склу. По-друге ті ж сорти пластика використовуються для формування «склеювання» лінз (даблети, триплети).

Плюси використання гібридних елементів:
- пластики легкі в литві, так що можна надавати асферичному елементу будь-яку форму
- пластик може бути завдано по обидва сорон лінзи, причому це не сильно збільшить собівартість об'єктива

Мінуси використання гібридних елементів:
- пластик набагато м'якше скла і тому не може бути використаний для зовнішніх елементів об'єктива, не для заднього або переднього елемента.
- пластики легко дряпаються і тому сильно ускладнюють ремонт об'єктива.
- пластики схильні до «деламінірованію», тобто відшарування від скла

На жаль, ви не маєте flash плеєр.

Це асферичні елементи отримані традиційним шляхом шліфування скла.

плюси:
- Можна використовувати будь-який тип скла і надати елементу будь-яку необхідну форму.

мінуси
- Навіть з розвитком технологій і використанням шліфувальних машин, контрольованих комп'ютером, це довгий і витратний за часом процес. Якщо вам потрібно, щоб обидві сторони лінзи були асферическими, то ваші витрати за часом і відповідно собівартість подвоюються.

Тому такий тип асферических елементів зустрічається дуже рідко.

Виготовлення литих асферических елементів досить складне. Ви не можете просто відлити скло в форму і отримати асферический елемент. Скло збереться в складки і не прийме потрібну форму. Також для формування правильної форми скло повинно знаходитися в отливной формі досить довго при високій температурі, що пошкодити відливну форму. Тому майбутньому асферичному елементу надають грубу форму, а далі нагрівають і «запресовують» до необхідної остаточної форми при високій температурі.

На жаль, ви не маєте flash плеєр.

- Даний процес дозволяє отримати недорогі асферичні елементи, які можуть бути використані і для зовнішніх елементів об'єктива.
- Це єдиний спосіб отримати обидві сторони лінзи асферическими без додаткових трудовитрат і подорожчання собівартості

мінуси
- Не дивлячись на те, що металеві прес-форми використовуються тільки для остаточно «запрессовки» скла і зроблені зі стійкого до високих температур металу, скло все ж гаряче і хімічно активний, так що прес-форми не служать особливо довго. Тому ви змушені замовляти прес-форми на заміну зношеним, а також всі нові форми для інших типів асферических елементів. Це великий головний біль для виробника.

прес-форми для лиття скляних асферических елементів

Повертаючись до ідеї, що раз пластик використовується в окулярах, то чому йому не бути в лінзах об'єктивів.
Врахуйте, що пластикові скельця окулярів по фотографічним мірками досить «темні» (2 діоптрії очок, 60см в діаметрі дають светосилу F9) і «каламутні». Все прощає недосконалість оптичної системи очей і наш суперкомп'ютер-мозок, який виправляє всі дефекти оптичної системи людини.

пропозиція від китайських виробників пластикової оптики

Також потрібно врахувати:
1) Окуляри мають один оптичний елемент (як правило), а кількість елементів в об'єктиві може доходити до 28
2) Відносний отвір очі може приймати значення F2.3-10.4 (лекції ИТМО)

Для скла існує маса формул, які дозволяють отримати скло з різним ступенем розсіювання. Комбінуючи позитивні і негативні елементи з різними значеннями дисперсії ви можете контролювати хроматичні аберації. Для пластика це неможливо.

Пластик не зберігає свою форму так, як скло. Згодом він «повзе». Через місяці або роки, він вже не має тієї ідеальної форми, виставленої на заводі з точністю до часток довжини хвилі світла і тому втрачає дозвіл.

Пластик гигроскопичен (вбирає воду). Полікарбонат, наприклад, вбирає близько 0.2% своєї ваги, при цьому змінюючи свою форму на 0.1%. Він розпухає і деформується. При 12Мпікс знімку 3000 × 4000пікс, якщо лінза наситить 0.1%, то фокус зміститься на 30-40пікселей уздовж кадру. Інші пластики дають кращі показники, але ніхто з них не показує такі показники як скло.

При максимальних робочих температурах 120-200С (для полікарбонату це 130С) складно нанести на пластик оптичне просвітлення. Виробники фотооптики зараз б'ються над завданням нанесення Мультипросвітлення на пластик, яку вирішували 60лет назад для скла.

Де зручно використовувати пластикові лінзи

Прості, светосильние і не дуже різкі об'єктиви. Це можуть бути дешеві цифрокомпакти або легендарні старі фікс-об'єктиви, вироблені зараз. Дуже зручно замінювати великі склейки в старих об'єктивах на пластик, тим самим заощаджуючи вага і сильно знижуючи собівартість. В якщо мова про просвітлення, так в старих об'єктивах воно і було 1-2х шаровим, так що пластики цілком годяться для цього застосування.

Ласкаво просимо в 21-те століття в світ пластикових речей!

Перевіряйте рік виготовлення «старих» об'єктивів. Особливо простих по конструкції з великими склейками (даблетамі, триплету) в оптичній схемі.

Якщо говорити про ідеальний і скоєному об'єктиві, який ви хочете використовувати років 10, то вам має сенс дивитися в бік об'єктива з литими скляними асферичними елементами.

Чим більше в об'єктиві гібридних асферичних елементів, тим більше він схильний до всіх хвороб пластика і тим він менш ремонтопрігоден. Уникайте гібридних асферичних елементів і склеювань лінз.

Проте, можна констатувати, що на поточний момент об'єктиви в основному складаються зі скла. Навіть дешеві і легкі за вагою. Розробки щодо повністю пластикових лінз активно ведуться, але поки що помітних успіхів досягти не вдалося і тому їх використовують тільки на цифромильниці, де не потрібна велика світлосила об'єктива і його довговічність.

Слідкуйте за новинками. Цілком можливо, що такі об'єктиви все-таки з'являться незабаром, якщо вдасться подолати обмеження пластика.

Сподіваюся цей невеликий огляд внесе деяку ясність в питання про пластикові лінзах в об'єктивах.