Вопрос людям, разбирающимся в оптике. Я вот читал на досуге современную книжку про создание оптических систем. И был глубоко удивлён тем, что не существует алгоритма создания оптической схемы по заданным параметрам с заданными значениями. Такого, чтобы на входе мы вводили параметры, а на выходе получали оптическую схему с определёнными сортами стекла, покрытиями и допусками по точности изготовления.

Более того, весь софт для так называемого компьютерного дизайна оптики — какой–то невыразимо убогий.

И вот хоть тресни я не могу понять, почему не сделают чего–то приличного в этой области. С точки зрения физики всё кристально ясно, с точки зрения математики — тоже. И при этом в каждом мобильном телефоне сейчас встроена камера, в каждом dvd–rom — оптика для лазера, и всё это делают считай что дедовскими методами, подгоняя параметры вручную.

GD Star Rating
loading...

37 Responses to Вопрос про оптику

  1. LetsoroC:

    Потому что серьёзные производители работают так:
    — получают партию стекла, тщательно её исследуют. Коэффициент преломления, чистота и др и пр. Для замеров используются лазеры в том числе.
    — применительно к этой партии стекла заново пересчитывается оптический прибор (могут быть системы из десятков линз) и изготавливается.
    — по мере изготовления производится непрерывная сверка расчётных и полученных данных.

    Думаю что так методы и оборудование для замеров зачастую уникальны, то последующими выкладками делиться особого смысла нет.

    Тем более оценка качества прибора исполняется по таким неочевидным параметрам как:
    рефлексы, хроматические абберации, боке и др. Думаю это важно не только фотодрочерам, но и, например, астрономам.

    Ещё пример, для аудиофилов техника перестала выпускаться с 80х годов прошлого века. (Так они считают) Раньше работали «дедовскими методами». Считали — строили — слушали — (если не нравилось ломали, так несколько раз) — продавали. Позднее аудиоколонки начали делать по укороченной программе: посчитали на компьютере — сделали — продали.

  2. Zvnamo:

    дело в том, что, как я понял, качество и свойства стёкол определённых сортов сейчас можно выдерживать при производстве с очень высокой точностью, равно как и качество обработки поверхностей, в том числе и асферических элементов. То есть если у тебя есть надёжная лаборатория–поставщик стекла и надёжный станок, например, с алмазной точилкой для стёкол, то каждый раз можно ничего не пересчитывать.

    Да и вопрос не сколько в нюансах, сколько в том, что банально рассчитать количество и примерные размеры стёкол эти программы автоматически не могут.

    Ну а что касается аберраций в объективах, то для их рассчёта существуют точные математические формулы. Поэтому построение, например, микроскопа, должно сводиться к решению системы уравнений, и не более того.

  3. LetsoroC:

    я не специалист, но вот ещё некоторые мысли:
    Линзу можно выпилить из бруска, а можно вылить сразу готовую целиком. Стекло, хоть и является аморфным телом, но в следствие натяжения отдельных участков, проявляются анизотропные свойства. В фотолитературе утверждается, что различные линзы изготавливают из разного исходного сырья. К тому же играет важную роль различные присадки при изготовлении.

    Для меня было показательно сравненение двух объективов. (Я брал для сравнения чужой). Паспортные «математические» параметры были абсолютно идентичны. Внешне они были похожи. Только тот, что солидной фирмы выдавал сочную контрастную как по яркости, так и, удивительно, по цвету картинку и слабо хроматил. А тот что более дешёвый, и менее именитый, соответственно нечто другое.

    Мой вывод, да, рассчитать можно, но в этом деле без «колдунства» не обойтись. Выходной продукт будет сильно отличаться с лидерами рынка.

  4. Tavav:

    как человек знакомый с оптикой не по наслышке утверждаю что когда коростель что–то говорит надо слушать. умный человек.

    что касается стекла. делать оптическое стекло с точными характеристиками невозможно. технологии не существует чтобы даже коэффициент преломления повторялся точно от стекла к стеклу. Однородности можно добиться путем очень длительного технологического процесса и можно даже получить стекло у которого в очень широком диапазоне будут ахроматический коэффициент, но сделать так чтобы у двух разных листов стекла был одинаковый коэффициент преломления не получается. слишком много переменных влияет на этот показатель. я например когда заказываю линзы для наших установок то в заказе написано: линза с фокусным расстоянием 15мм и линейным диаметром 3мм. а когда приходит линза. то у нее в калибровочном паспорте стоят 6 чисел описывающих поверхность линзы. причем числа эти с дикой точностью померянные и никогда не одинаковые от линзы к линзе. я конечно сомневаюсь что такие линзы стоят в фотиках, но принцип примерно такой.

  5. Tavav:

    дело в том, что, как я понял, качество и свойства стёкол определённых сортов сейчас можно выдерживать при производстве с очень высокой точностью
    либо кто тебе это сказал покривил душой, либо ты неправильно понял. мизерные вариации коэффициента преломления одной из линз в системе будут преумножены многократно после каждого прохождения луча через следующую линзу.

  6. X44-NEd:

    А я вот ни с того, ни с сего вот что подумал: а вдруг мажоре–аудиофиле и не так уж неправы, когда предпочитают пропускать голос Simone через золотые провода?

  7. Tavav:

    dEN– фи. вот тут я не согласен. мы меряли спектральный состав и вплоть до 500кГц никакой разницы нету вообще между обычным проводом и офигенно дорогими. и то там начинает появляться фазовое отставание высокочастотного сигнала которое ухом не различимо. Золотое покрытие хорошо когда надо быть абсолютно уверенным в том что паразитное сопротивление между контактами очень маленькое и не будет создавать помехи на линии как например в высокочастотных передатчиках.

  8. neg:

    раз уже тут собрались оптики, может кто нибудь сможет помочь мне с этим:
    1)
    мне нужно знать, можно ли сделать линзу, которая работала бы так:

    image

    2) можно ли такую линзу сделать очень маленькой и сделать из ниx массив?

    3) Главное, ГДЕ это можно сделать и сколько это стоит?

    спасибо

  9. Zvnamo:

    можно для этих целей приспособить GRIN, можно сделать маленьким, делают у нас в Питере, стоит дорого.

  10. Zvnamo:

    я–то как раз про объективы для фотоаппаратов. Ну не верится мне, что они для сотен тысяч этих штук для каждой из составляющих линз проводят измерения и перенастраивают оборудование.

  11. Yedalz:

    если сильно захотеть
    можно в небо улететь

  12. Yedalz:

    да ладно, измерения на конвеере можно производить лазерами и разбивать те линзы на групы по классу точности тоже ничего не мешает

  13. Tsirotka:

    Так а погодите, а разве характеристики самого стекла нельзя компенсировать путем изменения характеристик напыления (просветления)
    Потому как я что то вспоминаю что вот у меня цейсовские фотообъективы свежего производства, имеют те же цвета и другие параметры что и
    объективы из других наборов, этого же производителя, изготовленные ХЗ в каком году, и предназначенные для кино.
    Не может быть что бы на протяжении 10 лет они пилили из одного куска стекла.

  14. Zvnamo:

    может всё–таки для объективов фото–и кино–камер хватает просто выдерживания состава стекла и точности его обработки по заданному стандарту? Не верится, что каждую линзу они в отдельности пересчитывают. Возьмите дешёвый объектив, типа кэноновского 50 mm f/1.8 — он стоит сто долларов в магазине и даёт приличное качество картинки. Что они, за сто долларов пересчитывают каждый раз всю схему и точат детали по отдельности после измерений?

  15. Zvnamo:

    в космос–то уже 50 лет летают, а тут до сих пор практически вручную всё придумывают.

  16. Rumj:

    это ж вроде рассеивающая, откуда фокусировка?

  17. Zvnamo:

    если с градиентным индексом её сделать, грамотно его рассчитав, то она будет собирающей несмотря на форму.

  18. Tavav:

    Если честно, я не знаю как делают фото — и кино–линзы, но я знаю что кэнон линза с маркировкой L будет значительно лучше чем ее дешевый эквивалент. Для примера, EF 50mm f/1.2L USM и практически ее эквивалент в бюджетном исполнении EF 50mm f/1.4 USM отличаются как небо и земля. хроматических абераций нету на эльке вообще (сам пробовал), виньетирования тоже нету, ну т.е. вопросов что эта элька лучше не стоит. А стоит она диких денег потому что больше половины стекол внутри асферики, а любой асферик нужно считать и подгонять вручную потому что кривая поверхности слишком сильно зависит от характерискик стекла чтобы ставить их на поток. потому и стоит она в 4 раза больше чем простая линза, хотя отчасти можно наверное отнести повышенную стоимость к очень широкой апертуре.

  19. Tavav:

    это как? как оптоволокно что ли?

  20. Zvnamo:

    так примерно.

    image

  21. Tavav:

    понял. сказывается незнание терминов на русском.

  22. ььс007:

    лентикулярные линзы для 3Д–экранов так давно работают.

  23. LetsoroC:

    Не совсем в тему. Я вот планирую вернуться опять к методам машинного зрения. Дома баловаться, программировать.
    Появилась идея забить на проблемы линз. Попробую сделать пинхол–вебкамеру (камеру обскура). Пусть смотрит на хорошо освещенную сцену лампами.
    Взлетит?

  24. neg:

    форма — из космоса.

  25. 05xela:

    Можно, но зачем?

  26. LetsoroC:

    глубина резкости огромная — не нужно фокусироваться. нет геометрических искажений

  27. Rumj:

    тогда я вообще не понял смысла картинки. Ну то есть, из геометрической оптики, вроде все линзы именно так и работают, в чём вопрос «можно ли сделать…»?

  28. Zvnamo:

    Короче, при сборке фото–объективов, даже дорогих, точность оставляет желать лучшего. И допуски там такие, что ни о каком пересчёте оптических схем под конкретные стёкла говорить не приходится. Смотрите сами, как японцы собирают дорогущий объектив за стопятьсот тысяч.

  29. neg:

    в какой бы участок линзы луч ни попадал, он будет направлен точно в точку соответствующую углу луча.
    или наоборот, если мы смотрим на линзу(с достаточного расстояния), всю поверxность линзы занимает одна точка. Меняя угол зрения — меняется точка.

  30. neg:

    ну надо заметить, что расстояние до точки минимальное и стремиться к нулю. видимо лентикулярные линзы — самое близкое (или точное)

  31. Rumj:

    ну в обычной геометрической оптике именно так всё и происходит, фокальная плоскость и пр. Но когда расстояние до точки много меньше самой линзы — это, конечно, сложнее. Изначально в задаче такого не было, поэтому я и удивился вопросу.

  32. LetsoroC:

    часть линз в оправе. на оправе резьба.
    все остальное тоже выглядит солидно.

  33. 05xela:

    Только самой резкости нет.

  34. Zvnamo:

    а резьба при таком диаметре и квалитете 5 имеет допуск в 15 микрон 😉

  35. X44-NEd:

    Я почитал пост ещё раз внимательно, посмотрел, как японцы делают объектив за стопятьсот денег, и вот что подумал: у изыскиваемого Романом програмного комплекса попросту не будет рынка. Его негде применять! То–есть, коль скоро каждый раз при расчёте оптической системы приходится пересчитывать её заново, в соответствии с ничтожнейшими абберациями, то програмный комплекс сможет дать только приблизительную, «сферическую и в вакууме» картину. Он не будет универсальным для всех производителей, просто в силу разных свойств стёкол, от разных поставщиков, в разное время. Кроме того, у каждой фирмы поставщики, насколько я понимаю, свои, где–то пересекаются, где–то — нет.

    Методики расчётов и перерасчётов есть у каждого производителя, используются много лет, и, возможно, даже составляют ноу–хау. Так зачем, спрашивается, им некая универсальная программа, которая не сможет учесть всех их технологических тонкостей, наработанных годами? Подобный програмный комплекс может быть полезен разве что только в образовательных целях, мне кажется.

    Другое дело, что было бы здорово создать програмно–аппаратный комплекс, способный выполнять то самое «колдунство» на этапе рассчёта, о котором пишет LetsoroC, с учётом отличий каждой партии стекла от предыдущей. Но для этого, боюсь, понадобится нечто более развитое, чем есть сейчас: полноценный ИИ.

  36. Tavav:

    dEN– стопятсот денег по текущему курсу выходят ?8,280.00. Моя машина столько не стоит.

Добавить комментарий