لنز کروی در مقابل لنز غیر کروی: تفاوت های کلیدی توضیح داده شده است

لنز کروی در مقابل لنز غیر کروی: تفاوت اصلی

لنزهای غیر کروی تصاویر واضح تر و دقیق تری نسبت به لنزهای کروی تولید می کنند ، به خصوص به سمت لبه های قاب. یک عدسی کروی دارای سطحی است که به طور یکنواخت مانند یک توپ منحنی می شود، در حالی که یک عدسی کروی دارای انحنای متغیری است که از نظر ریاضی برای خم کردن نور دقیق تر بهینه شده است. نتیجه این است که طرح‌های غیرکروی اعوجاج‌هایی را که لنزهای کروی نمی‌توانند به راحتی بدون انباشتن چندین عنصر عدسی برطرف کنند، تصحیح می‌کنند.

گفته می شود، لنزهای کروی منسوخ نیستند. آنها به طور گسترده در برنامه هایی استفاده می شوند که محدودیت های آنها قابل مدیریت است، هزینه کمتر آنها اهمیت دارد یا ویژگی نوری آنها در واقع مطلوب است. درک هر دو نوع به شما کمک می کند تا انتخاب هوشمندانه تری داشته باشید، چه عینک، لنز دوربین یا ابزار نوری را انتخاب کنید.

هر نوع لنز چگونه کار می کند

هندسه عدسی کروی

الف لنز کروی دارای یک یا چند سطح است که از هندسه یک کره کامل پیروی می کنند. هر نقطه روی سطح از یک نقطه مرکزی در همان شعاع قرار دارد. ساخت این انحنای یکنواخت با استفاده از تکنیک های سنتی سنگ زنی و پرداخت ساده است، به همین دلیل است که لنزهای کروی برای قرن ها بر اپتیک تسلط داشتند.

مشکل از فیزیک است. پرتوهای نوری که از نواحی بیرونی یک عدسی کروی می گذرند در نقطه ای کمی متفاوت از پرتوهایی که از مرکز عبور می کنند همگرا می شوند. این نقص نامیده می شود انحراف کروی ، و باعث نرم شدن یا تار شدن جزئیات دقیق می شود، به خصوص در دیافراگم های باز.

الفspherical Lens Geometry

الفn aspherical lens has at least one surface whose curvature changes gradually from the center toward the edges. The precise profile is computed so that all incoming light rays, regardless of where they strike the surface, converge at the same focal point. This eliminates or greatly reduces spherical aberration in a single element.

روش‌های ساخت مدرن مانند قالب‌گیری شیشه، قالب‌گیری تزریق پلاستیک، و پوشش رزین هیبریدی روی شیشه، عناصر غیرکروی را بسیار مقرون به صرفه‌تر از دهه‌های قبل کرده‌اند، زمانی که باید به‌صورت جداگانه با دست آسیاب می‌شدند.

تفاوت های نوری کلیدی در یک نگاه

انحراف کروی: چرا در عمل اهمیت دارد

انحراف کروی فقط یک مشکل کتاب درسی نیست. با دیافراگم f/1.4، یک لنز پرایم کروی سریع می‌تواند کنتراست کمتر و درخششی مه‌آلود را در اطراف سوژه‌های روشن نشان دهد، که گاهی اوقات «رندر کروی» نامیده می‌شود. در حالی که برخی از عکاسان عمدا به دنبال این شخصیت نرم برای پرتره هستند، این یک محدودیت واقعی برای تصویربرداری علمی، معماری و محصول است که در آن وضوح بالینی مورد نیاز است.

متوقف کردن لنز کروی تا f/5.6 یا f/8 تا حد زیادی مناطق بیرونی را می‌بندد و انحراف را تا حد زیادی کاهش می‌دهد. به همین دلیل است که عدسی‌های کروی قدیمی‌تر اغلب به «تیز بودن وقتی که متوقف می‌شوند» شهرت دارند. در مقابل، عدسی غیرکرویی تمایل دارد حتی در بازترین دیافراگم خود واضح است ، که در هنگام عکاسی در نور کم یک مزیت معنادار است.

الفspherical Lenses in Eyeglasses

در عینک های تجویزی، تمایز بین لنزهای کروی و غیر کروی، پیامدهای مستقیمی برای راحتی و ظاهر زیبایی دارد.

ضخامت و وزن

الفspherical eyeglass lenses are notably thinner and flatter than their spherical counterparts at the same prescription power. برای نسخه 6.00- دیوپتر، یک لنز غیر کروی می تواند تقریبا 20 تا 30 درصد نازک تر باشد. نسبت به یک عدسی کروی استاندارد از همان ماده شاخص. این کاهش ضخامت همچنین به معنای وزن کمتر است که باعث کاهش فشار روی بینی و گوش در طول یک روز کامل می شود.

وضوح بصری در حاشیه

لنزهای کروی عینک باعث اعوجاج محیطی می شوند که با تجویز بالاتر بدتر می شود. اشیایی که از لبه‌های عدسی دیده می‌شوند، خمیده به نظر می‌رسند یا شنا می‌کنند، هنگامی که کاربر چشمان خود را حرکت می‌دهد. طرح‌های کروی این اثر را کاهش می‌دهند، که بسیاری از پوشندگان آن را به‌عنوان یک تجربه بصری طبیعی‌تر توصیف می‌کنند، به‌ویژه در طول دوره سازگاری با نسخه جدید.

ظاهر آرایشی

از آنجایی که لنزهای غیرکروی مسطح‌تر هستند، اثر بزرگ‌نمایی یا کوچک‌سازی را که نسخه‌های قوی ایجاد می‌کنند به حداقل می‌رسانند. نسخه های بالا باعث می شود چشم ها از طریق لنزهای کروی بزرگتر به نظر برسند. نسخه های زیاد منهای آنها را کوچکتر نشان می دهد. طراحی غیر کروی هر دو اثر را کاهش می دهد، به همین دلیل است که معمولاً برای نسخه های بالای 3.00 دیوپتر مثبت یا منفی توصیه می شود.

الفspherical Lenses in Photography and Videography

لنزهای دوربین به طور معمول عناصر کروی و غیرکروی را در یک فرمول اپتیکال ترکیب می کنند. طراحان لنز از عناصر غیر کروی به صورت استراتژیک برای تصحیح انحرافاتی استفاده می کنند که در غیر این صورت برای رفع آنها به چندین عنصر کروی اضافی نیاز دارند. این منجر به دو مزیت عملی می شود: لوله لنز کوتاه تر و سبک تر و عملکرد بهتر در حالت باز.

لنزهای واید و فوق عریض

الفspherical elements are especially valuable in wide-angle lenses, where controlling barrel distortion and coma is particularly difficult. A 16mm or 24mm wide-angle lens almost always includes at least one aspherical element. Without it, straight lines near the frame edges would visibly curve inward or outward.

لنزهای پرایم سریع

الف fast prime at f/1.2 or f/1.4 exposes a large aperture zone where spherical aberration is most severe. Including one or two aspherical elements allows the lens to deliver وضوح مرکز در حداکثر دیافراگم که به سادگی با طراحی های تمام کروی با همان سرعت قابل دستیابی نبود. لنزهای مدرن f/1.4 با عناصر غیر کروی به طور معمول جزئیات دقیق‌تری را نسبت به طرح‌های تمام کروی f/1.4 قدیمی‌تر حتی در f/2.8 باز می‌کنند.

ملاحظات بوکه

یکی از مواردی که باید به آن توجه کرد کیفیت بوکه است. برخی از لنزهای غیر کروی، برجسته‌سازی‌های خارج از فوکوس را با یک آرتیفکت ظریف پیازی یا لبه‌ای ایجاد می‌کنند که ناشی از نمایه سطح غیریکنواخت است. عناصر غیر کروی با کیفیت بالا با استفاده از قالب‌گیری شیشه‌ای دقیق، این اثر را به حداقل می‌رسانند، اما برای عکاسانی که محو شدن پس‌زمینه صاف و بدون ویژگی را در اولویت قرار می‌دهند، مورد توجه قرار می‌گیرد. در مقابل، لنزهای تمام کروی معمولا دیسک های بوکه تمیزتر و دایره ای تر تولید می کنند.

وقتی لنز کروی هنوز انتخاب بهتری است

الفspherical lenses are not always superior in every context. There are situations where a spherical design is more appropriate:

• برنامه های کاربردی حساس به بودجه در جایی که هزینه اپتیک غیرکروی با استفاده نهایی توجیه نمی شود
• الفrtistic portrait work که در آن رندر کروی نرم در دیافراگم های باز یک انتخاب زیباشناختی عمدی است
• نسخه های عینک کم مصرف زیر مثبت یا منفی 2.00 دیوپتر، که در آن تفاوت های ظاهری و ظاهری جزئی هستند
• تلسکوپ و میکروسکوپ که در آن طرح‌های کروی تخصصی با انواع شیشه‌ای که با دقت انتخاب شده‌اند در سطوح بسیار بالایی کار می‌کنند
• لنزهای تله فوتو با میدان دید باریک، که در آن انحراف کروی راحت تر کنترل می شود و اعوجاج کمتر نگران کننده است.

واقعیت های ساخت و هزینه

از نظر تاریخی، لنزهای غیر کروی به طور قابل توجهی هزینه بیشتری دارند، زیرا هر عنصر باید به صورت جداگانه آسیاب شده و با مشخصات دقیق آزمایش شود. امروزه، فناوری قالب‌گیری شیشه به تولیدکنندگان این امکان را می‌دهد که شیشه مذاب را به یک قالب کروی فشار دهند و صدها عنصر یکسان را با تحمل‌های محدود تولید کنند. قالب‌گیری تزریق پلاستیک در مورد لنزهای پلیمری مورد استفاده در لوازم الکترونیکی مصرفی، دوربین‌های کامپکت و گوشی‌های هوشمند نیز همین کار را انجام می‌دهد.

شکاف هزینه به طور قابل توجهی کاهش یافته است، اما عناصر غیر کروی با قطر بزرگ در لنزهای دوربین رده بالا هنوز هم امتیاز بالایی دارند، زیرا قالب‌گیری چنین عناصری با دقت نوری در قطرهای بزرگ از نظر فنی بسیار سخت است. یک عنصر غیر کروی با فرمت بزرگ ممکن است هنوز با سنگ زنی تولید شود که به تکنسین های ماهر و تجهیزات اختصاصی نیاز دارد.

نحوه انتخاب بین کروی و کروی

از این دستورالعمل های عملی برای تصمیم گیری درست برای نیاز خاص خود استفاده کنید:

1. برای عینک‌هایی که نسخه‌ای بالاتر از 3.00 دیوپتر دارند ، غیر کروی را انتخاب کنید. کاهش ضخامت لنز، اعوجاج لبه، و اثر بزرگنمایی زیبایی به وضوح قابل توجه است.
2. برای لنزهای دوربین که در دیافراگم های باز یا فواصل کانونی وسیع استفاده می شوند ، طرح هایی را ترجیح می دهند که شامل عناصر کروی باشند. برگه مشخصات لنز را بررسی کنید. سازندگان معتبر تعداد عناصر غیر کروی را فهرست می کنند.
3. برای لنزهای پرتره که رندر صاف و کمی رویایی مورد نظر است ، طرح‌های تمام کروی قدیمی‌تر ممکن است ظاهر ترجیحی ایجاد کنند که لنزهای غیرکروی آن را تکرار نمی‌کنند.
4. برای برنامه‌هایی که به دیافراگم‌های کوچک محدود شده‌اند مانند عکاسی منظره در f/8 تا f/11، لنزهای کروی بسیار رقابتی‌تر هستند، زیرا بسته شدن دیافراگم انحراف آنها را می‌پوشاند.
5. برای دستگاه های جمع و جور مانند گوشی های هوشمند یا دوربین های اکشن لنزهای غیر کروی استاندارد هستند زیرا به ماژول های نازک تر اجازه می دهند بدون اینکه کیفیت تصویر را به خطر بیندازند.

خلاصه

مزیت اساسی یک لنز غیرکروی، توانایی آن در تصحیح انحراف و اعوجاج کروی به طور موثرتر از طراحی کروی است، چه با جایگزینی چندین عنصر کروی یا با ارائه عملکرد بهتر از همان تعداد عنصر. در عینک، این به لنزهای نازک‌تر، صاف‌تر و سبک‌تر با اعوجاج محیطی کمتر ترجمه می‌شود. در دوربین‌ها، به معنای تصاویر واضح‌تر در دیافراگم‌های باز و هندسه بهتر کنترل‌شده در طرح‌های با زاویه باز است.

لنزهای کروی در جایی که هزینه یک محدودیت اصلی است، جایی که ویژگی رندر ذاتی آنها ارزش گذاری می شود، یا جایی که کاربرد اصلاحی را که یک نمایه کروی ارائه می کند نیاز ندارد، مرتبط باقی می مانند. هیچ یک از این دو نوع برتری جهانی ندارند ; انتخاب مناسب به وظیفه اپتیکی خاص، محدوده دیافراگم مورد استفاده و تعادل بین کیفیت تصویر و بودجه بستگی دارد.