Fremstilling af et objektv

Designet

Lens Design

Fremstillingen af et objektiv dækker over flere trin, det første er det grundlæggende design. Definition af målgruppen er udgangspunktet for alle objektiver. Skal objektivet anvendes af professionelle fotografer og avancerede amatørfotografer eller af den almindelige forbruger? Dette kriterium definerer niveauet for den nødvendige ydeevne inden for de forskellige kategorier: Optisk ydeevne; slidstyrke afhængig af brug; miljøforandringer afhængigt af hvor det anvendes.

Når målgruppen er bestemt, skal følgende afgøres:

  • Strategi for det optiske design
  • Hvilket materiale skal anvendes (både optisk og mekanisk)
  • Hvordan skal de mekaniske komponenter behandles, f.eks. ved maskinforarbejdning eller støbning
  • Hvilken AF-brugerflade skal anvendes, når det gælder objektiv med autofokus

Der er specielle grundlæggende mønstre inden for optisk designsteknik, som er fastlagt som en slags ”skabelone” for traditionelt objektivdesign, som ser forskellige ud for de forskellige katergorier vidvinkel, tele og makro.

Objektivdesignerne står i dag over for mange flere udfordringer på grund af de fremskridt, der er sket inden for fremstillingen af de materialer, der bruges, fra selve glasset over metalkomponenter til plastikmateriale og bearbejdningsmetoden af r disse materialer. Disse nye materialer giver en meget større valgmulighed og frihed i skabelse af bedre produkter, men de møder også krav fra markedet om lavere priser. Det centrale mål er at skabe et bedre objektiv til en lavere pris, uanset om objektivet er beregnet til professionelle eller forbrugere.

Computersimuleringer giver en effektiv produktion

Når den optiske konstruktion er klar, skaber en computersimulering en nøjagtig prognose over slutresultatet. Det skal nævnes, at objektivproducenter har gjort deres egne teknologiske fremskridt bruger deres eget design og fremstillingsteknikker udviklet ud fra egne erfaringer. Dette omfatter computerprogrammerne, som udvikles af de enkelte virksomheder, og derfor er ejet af den enkelte virksomhed.

I dette stadie afgøres det, om objektivet lever op til de oprindelige krav til ydeevne. Hvis der er indikation på potentielle problemer, justeres det optiske design.

Banebrydende udvikling inden for mekanisk design.

Mens de optiske designere møder udfordringer inden for optisk ydeevne, arbejder de mekaniske designere med at gøre det optiske design brugbart for fotograferne. Bevægelsen af hvert enkelt optisk element skal være funktionel og fejlfri, og skal kunne kalre lang tids brug i skiftende omgivelser.

Som det optiske design bliver stadig mere sofistikeret, skal det mekaniske design overgå det og bryde med det konventionelle design for dermed at sætte en højere standard. Tamrons "Triple Cam Design" er et perfekt eksempel på et sådant gennembrud. "Triple Cam Design" bruges i 28-200mm F/3.8-5.6 asfærisk zoomobjektiv, som har vundet flere priser for sit innovative design, og som har et godt forhold mellem pris og ydeevne. Dette objektiv ville aldrig være blevet lanceret uden dets nye mekaniske design og opfindelsen af bearbejdningmetoden, som bruges for at masseproducere objektivet. I mellemtiden nåede man yderligere et teknisk fremskridt med "Quad Cam", som bruges i 28-300mm.

Prototyper til omfattende tests.

Når det mekaniske design er klart, produceres flere prototyper for at evaluere objektivets ydeevne under forskellige forhold, både gunstige og negative, og for at evaluere muligheden for at bringe objektivet i produktion. Opløsning, kontrast og farvegengivelse testes omhyggeligt ved hver blændeposition, fra fuld åbning til mindst mulige, og ved hver brændvidde, når det drejer sig om et zoomobjektiv. Denne proces omfatter fotografering af et måldiagram samt forsøg i marken under forskellige lysforhold, f.eks. i sollys, modlys, skygge osv.

Prototyperne testes sidenhen i skiftende temperaturer og miljøforhold, for at se hvordan disse faktorer kan påvirke objektivets ydeevne (fokuseringsring, zoomring, blændelamellernes bevægelighed). Desuden udsættes objektiverne for en accelereret aldringstest for garantere deresholdbarhed. De optiske og mekaniske ingeniører bruger disse testresultater til at skabe det perfekte slutdesign.

Prototyper til omfattende tests

Special manufacturing

Når det mekaniske design er klart, produceres flere prototyper for at evaluere objektivets ydeevne under forskellige forhold, både gunstige og negative, og for at evaluere muligheden for at bringe objektivet i produktion. Opløsning, kontrast og farvegengivelse testes omhyggeligt ved hver blændeposition, fra fuld åbning til mindst mulige, og ved hver brændvidde, når det drejer sig om et zoomobjektiv. Denne proces omfatter fotografering af et måldiagram samt forsøg i marken under forskellige lysforhold, f.eks. i sollys, modlys, skygge osv.
Prototyperne testes sidenhen i skiftende temperaturer og miljøforhold, for at se hvordan disse faktorer kan påvirke objektivets ydeevne (fokuseringsring, zoomring, blændelamellernes bevægelighed). Desuden udsættes objektiverne for en accelereret aldringstest for garantere deresholdbarhed. De optiske og mekaniske ingeniører bruger disse testresultater til at skabe det perfekte slutdesign

Autofokus designes

Samtidig med at det optiske og mekaniske design gøres færdig, påbegyndes designet af autofokus. For at sikre en total kompabilitet og funktionalitet hos objektivet sammen med hver kameraproducents kamerahus, udvikles store mængder software på dette stadie. Når AF-modulet er lavet, sættes det ind i prototypen for at teste den praktiske funktion og finjustere software, så den fungerer med mekanikken.  Det resulterer i en skræddersyet mikro-chip (normalt en ROM), som aktiverer autofokus og indgår i den mekaniske konstruktion.

Forberedelse til serieproduktion

Når hele designet er færdigt, begynder produktionsprocessen. Der er mange dele i denne proces, der fører til det endelige produkt.

Glaselementer

Aspherical lenses

Det optiske glasmateriale, som bruges i objektiverne kan fås fra flere producenter, og ofte tilbyder disse producenter glasset som ”presset glas”, en slags opskåret glasplade. Glaselementerne sendes nu gennem den første slibningsproces i en maskine, som kaldes en "kurvegenerator”. Her formes elementet, så det bliver enten konvekst eller konkavt.

Slipningsprocessen fortsætter med at forme elementerne, og de begynder at få deres endelige  egenskaber, poleringspartiklerne indeholdt i vandet bliver finere og finere, som slutningen af processen nærmer sig. Hastigheden i kurvegeneratoren og slipningen kan variere afhængig af egenskaberne i selve glasset, samt diameter og kontur på linseelementet. Materiale som LD- (lav spredning) eller AD- (afvigende spredning) glaskræver en længere behandlingsperiode på grund af materialets blødhed, skrøbelighed og oksidering. Dette forklarer den relativt høje pris på objektiver med LD- eller AD-glas, hvilket ikke kun skyldes disse faktorer, men også de høje indkøbspriser på disse materialer. Den højere pris på disse materialer er dog begrundet, eftersom så højteknologiske glasmaterialer effektivt reducerer kromatisk abberation.

Når den sidste pudsning er overstået, gennemgår elementerne en centreringsproces, hvilket giver perfekt excentricitet hos de individuelle elementer. Med andre ord er omkredsdelen på elementet jævnt slebet til den optiske akse.

En anden type optisk element, som bruges i produktionen af objektiver, kaldes "Hybrid-asfæriska" og bruges for at kompensere for sfærisk abberation, en form for optisk defekt, som skabes, når lysstråler brydes af sfæriske elementer, og ikke fokuserer på samme punkt i billedplanet. Størstedelen af dette tab af billedkvalitet kan elimineres med asfæriske elementer. Anvendelsen af asfæriske elementer reducerer også effektivt billedforvrængning. 

Dette er en sammensat metode til at forbinde glas og plastmaterialer for at skabe et linseelement med en ikke-sfärisk overflade. Skabelsen af de komplette elementer færdiggøres gennem centreringsprocessen. 

Coatingen – supertynde lag med stor effekt

Multi-layered Coating

Når elementerne er formet, er næste trin coating-processen. Dette er en af de kritiske faktorer i objektivproduktionen, hvor hver enkelt virksomhed har udviklet sin egen teknik. Coatingen på linseelementet beskytter selve elementet fra oksidering og forebygger uønskede refleksioner.

Reflektioner mindsker ikke bare lysgennemgangen hos linsen (i alle linseoverflader forsvinder ca. 4% af lyset på grund af refleksion), de er også ansvarlige for mindsket billedkontrast, hvilket mindsker billedkvaliten betydeligt.

En coating med flere lag bruges til at opnå optimal farvegengivelse og maksimal lysgennemgang. Tamron har udviklet nye interne overflade-coatings (f.eks. flerlags-coating på flere elementer) for yderligere at mindske refleksioner og garantere en højere billedkvalitet.

De mekaniske dele

injection mold

Rørets komponenter og kosmetiske dele produceres ved sprøjtestøbning og/eller en bearbejdningsproces. Dele med carn-riller og helicoid er nogle af de vigtigste komponeneter. Deres funktion påvirker den endelige kvalitet og ydeevne i objektivet. I dag er flere og flere af disse dele produceret ved en ultra-præcis sprøjtestøbningsteknik, som giver en høj produktionseffektivitet.

Components of a lens

Resultatet af denne metode er, at objektivet får en lav vægt.

De interne overflader af objektivet behandles forsigtigt og grundigt for at give en ikke-reflekterende overflade. Dette er også en vigtig proces for at mindske reflekser, som forårsages af strejflys, som kastes frem og tilbage indeni objektivet.

Masseproduktion

Lens Production
Quality Control

Når delene er produceret, monteres objektivet. Flere nøglekomponenter er lavet som delkomponenter for produktionens effektivitet og for at sikre nøjagtighed i forhold til designet. Når hele den mekaniske struktur er samlet, sættes linselementerne på plads.

Efter slutmonteringen foretages flere justeringer for at sikre, at alle objektivets funktioner lever op til de opstillede krav. Her testes mekanisk bevægelse, autofokus etc. Afhængigtaf objektiv kan også vibrations-, stød- og/eller faldtests udføres.

Masseproduktionen starter, når alle de endelige tests og justeringer er foretaget, og objektivet introduceres derefter på markedet. Kontroller og tests fortsætter også under produktionen, for at sikre, at de høje kvalitetskrav i ISO 9001 opfyldes.

Derudover undersøges alle Tamrons produktionsprocesser for at kontrollere, at de er miljøvenlige og under konstant forbedring. Tamron har levet op til sit miljømæssige engagement i flere år, og fremmer tiltag inden for virksomheden til at beskytte miljøet i henhold til de strenge krav i ISO 14001.