Производство объективов

Проектирование

Lens Design

Изготовление объективов состоит из нескольких этапов, первым и основным из которых является - проектирование. Определение целевой аудитории для любого объектива является отправной точкой в проектировании. Будет ли использоваться объектив профессионалом и опытным фотографом-любителем или это будет стандартный объектив для обычного покупателя - новичка? Этот критерий определяет уровень эксплуатационных качеств, таких как оптические характеристики; факторы прочности для профессионального использования, а также использование в различных условиях окружающей среды.

После того как выбран целевой сегмент, наступает очередь определения следующих моментов:

  • Метод моделирования оптических элементов
  • Используемые компоненты и материалы (оптические и механические)
  • Метод производства механических компонентов: формовка или литье
  • Какие элементы и механизмы управления использовать для автофокуса

В проектировании оптических конструкций, есть базисные стандарты используемые в качестве шаблонных при разработке как обычных объективов, так и широкоугольных, теле- и макрообъективов.

Не смотря на достигнутые успехи в разработке новых материалов используемых при производстве объективов, включая весь спектр от оптического стекла, металла и пластика до методов обработки этих материалов, перед разработчиками сегодня встают проблемы иного характера. Хотя эти новые материалы и предоставляют разработчикам больше возможностей и свободу выбора действий в их стремлении создать продукт высочайшего класса, они сталкиваются с давлением рынка, который требуют сокращения расходов. Оптимальная задача - это сделать качественный объектив по более низкой цене, независимо от целей его использования для профессионалов или любителей.

Компьютерное моделирование для эффективного производства

После того, как завершено проектирование оптическая конструкция, компьютерным моделированием получают точный прогноз того, какое качество изображения будет получено объективом в центре и по углам. Следует отметить, что производители объективов создали свои используют свои разработки и производственные технологии, основанные на собстенном опыте. Сюда также входят компьютерные программы для моделирования, которые, как правило, разработываются сторонними компаниями и, следовательно, являются их собственностью.

На данном этапе определяют, соответствует ли объектив изначально поставленным критериям. Если встречаются потенциальные проблемы и несоответствия, то вносятся изменения в оптическую конструкцию.

Революционные разработки в области машиностроительного проектирования

Пока специалисты по оптике решают задачи связанные с оптическими характеристики объектива, конструктора и проектироващики работают надо тем, чтобы сделать конструкцию удобной для фотографов. Движение каждого оптического элемента должны быть очень точным и безошибочным, объектив должен быть прочным, чтобы выдержать длительное использование в любых условиях эксплуатации.

Оптическая конструкция объектива постоянно усложняется, в связи с этим механическая конструкция объектива должна учитывать оптический конструктив используя стандартные технологии, либо создавать новые методики, которые устанавливают более высокий качественный и технологический уровень. Технология "Triple Cam Design" от Tamron является прекрасным примером такого конструктивного прорыва. "Triple Cam Design" используется в зум-объективе 28-200mm f/3.8-5.6 Asferical, который завоевал множество наград за свой инновационный дизайн и отличное соотношение цена / качество. Этот объектив никогда бы не появился на рынке без его новой механической конструкции и разработанного метода обработки используемого в массовом производстве этого объектива. В то же время, дальнейший технический прогресс был достигнут технологией "Quad Cam", используемый в зум-объективе 28-300mm.

Прототипы для многочисленных тестовых испытаний

Special manufacturing

После того, как завершен процесс конструирования, собираются несколько образцов прототипа, для того чтобы оценить характеристики будушего объектива в различных благоприятных и неблагоприятных условиях, и оценить его возможности для массового производства. Разрешение, контрастность и цветопередача тщательно тестируются на каждом шаге открытия апертуры: от широко-открытой к минимальному значению, и на всех фокусных расстояниях, тоже самое и для зум-объективов. Этот процесс включает в себя съемку целевой диаграммы в лаборатории, а также полевые испытания в различных условиях освещенности, т. е. к солнцу, от солнца, в тени и т.д.

Прототипs тестируются при различных температурных условиях окружающей среды, чтобы увидеть, как эти факторы могут потенциально повлиять на характеристики объектива (кольцо фокусировки, кольцо зумирования, изменение формы лепестков диафрагмы). Кроме того, линзы подвергаются испытанию на ускоренное старение в лаборатории, чтобы обеспечить их надежную эксплуатацию. Инженеры и проектировщики используют результаты всех этих тестов для окончательного совершенствования конструкции.

Разработка автофокуса

Сразу после завершения проектирования оптической и механической конструкций, начинается разработка конструкции автофокуса. В целях обеспечения общей совместимости и функциональных возможностей объектива с камерами всех производителей, на данном этапе используют большое количество программного обеспечения. Как только сделан "макет" модуля автофокуса, он будет загружен в прототип объектива для проверки практических функциональных возможностей и тонкой настройки программного обеспечения в сочетании с механической конструкцией. Результатом является индивидуальный микро-чип (как правило, ROM), который приводит в действие автофокус и является частью механической конструкции.

Подготовка к серийному производству

Когда завершены все процессы проектирования и моделирования, то начинается процесс производства. У этого процесса также есть несколько этапов, в результате которых получается готовое изделие.

Стеклянные элементы

Aspherical lenses

Оптические материалов из стекла, которое используется в объективах можно найти у немногих производителей, и довольно часто эти компании, поставляют стекла в форме "прессованных плит", своего рода нарезанные пласты из стекла. Стеклянными элементами, они становятся на начальном процессе шлифования с помощью машины, которую называют "генератор кривизны". Здесь присутствует элемент с грубым контуром, который имеет либо выпуклую форму либо вогнутую.

В процессе шлифовки элементов  для придания им формы окончательной спецификации, используют полировку в воде мелкими частицами. Скорость придания кривизны и шлифования может варьироваться в зависимости от характеристик самого материала стекла, диаметра и контур линз. Эти материалы называется LD (Низкая дисперсия) и AD (Аномальная дисперсия), и для них потребуется более длительный срок обработки из-за их свойств: мягкости, хрупкости и окисления. Это объясняет относительно высокую стоимость линз, которые используют LD или AD материалы, стоимость которых зависит не только от этих факторов, но и более высокой начальной стоимостью этих материалов. Более высокая цена за эти материалы оправдана, во всяком случае, так как использование таких высокотехнологичных материалов для изготовления линз эффективно снижает хроматические аберрации.

Когда окончательно завершен процесс полировки, элементы проходят через процесс центрирования, который обеспечивает идеальную эксцентричность отдельных элементов. Иными словами, часть элементов центрируется по окружности равномерно с основанием для оптической оси. Другой тип оптических элементов, используемых в производстве линз называется "гибридные асферические линзы", которые используются для компенсации сферических аберраций и оптического шума (когда в результате рассеивания лучей света сферические элементы не могут сфокусироваться на единой точке на плоскости изображения). Эта потеря качества изображения может быть устранена в значительной степени с помощью асферических элементов (то есть элементы, которые не могут быть выведены из сферической формы). Использования асферических элементов также эффективно снижает искажение изображения.

Это сложный метод получения стекла из смолы и других материалов для изготовления линз, с несферической поверхностью. Формирование асферических поверхностей завершается процессом центрирования.

Покрытие – ультратонкий слой с мощным эффектом

Multi-layered Coating

После того, как элементы сформированы, начинается этап нанесения покрытия. Это один из важнейших этапов в производстве объективов, для которого каждая компания разработала свой собственный патентованный метод. Покрытие линз, служат для защиты самого элемента от окисления и предотвращения нежелательного рассеивания.

Рассеивание не только снижает светосилу объектива (в каждой линзе теряется примерно 4% света из-за отражения и рассеивания), но также в значительной степени влияет на контрастность изображения, значитель уменьшая качество изображения объектива.

Метод многослойных покрытий применяется для достижения оптимальной цветопередачи и максимальной светопропускания. В то же время, Tamron разработала свой метод "Покрытие внутренних поверхностей" (например, многослойные покрытия поверхности множества склееных элементов) в целях снижения эффекта рассеивания и обеспечения более высокого качества изображений.

 

 

Механические детали

injection mold


 

Компоненты тубы и внешние детали изготавливаются методом литья. Мелкие детали с прямыми и спиралевидные углублениями являются одними из наиболее важных компонентов, поскольку их точность в значительной степени влияет на конечное качество и производительность объектива. Сегодня все больше и больше из этих частей производятся из пластика, методом литья под давлением, что гарантирует высоко эффективные резульататы производства.

 

 

 

 

 

Components of a lens


 

 

Нечего и говорить, компоненты шасси объектива, произведенные методом инжекционного литья позволяют получить довольный малый вес объектива.

Внутренняя поверхность тубуса объектива тщательно и всесторонне проверяется, чтобы исключить возможность отражающих поверхностей. Это также важный процесс для уменьшения бликов, которые способствуют возникновению рассеянного света в корпусе объектива.

 

 

 

 

 

Серийное производство

Lens Production
Quality Control

После того, как завершен процесс изготовления деталей начинается сборка объектива. Несколько ключевых компонентов, таких как механизм диафрагмы, выполнены в виде готовых узлов для более эффективного производства и обеспечения точности соответствия всем техническим спецификациям. Все механические конструкции объектива собираются вместе, а потом элементы расставляются на свои позиции.

После окончательной сборки, проводится тестирование, чтобы убедиться, в том что все функции объектива соответствуют стандартам. Тестирование включает в себя проверку механических движущихся частей, оптическое разрешение, автофокус и т.д. В зависимости от конкретного объектива, он может также подвергаться вибрациям и нагрузкам, а также испытываться  на падение с высоты.

Серийное производство начинается после завершения всех тестов и настроек, после чего объектив поступает в продажу. Контроль производства и тестирование продукции продолжается на всех циклах серийного производства, с тем чтобы обеспечить высокие стандарты качества в соответствии с ISO 9001.

Кроме того, все производственные процессы на Tamron рассматриваются на предмет их экологичности и постоянно оптимизируются. Tamron выполняет свои обязательства в отношении экологической безопасности производства и активно поддерживает меры по защите окружающей среды в компании, соответствующие самым строгим требованиям ISO 14001.