Gibt es eine Entwicklung in der Welt der Linsen?

Ja. Es gibt Entwicklung in vier Bereichen: Computerdesign, Materialwissenschaft, Funktionen und schließlich eine Kategorie, die ich "nicht besser, nur anders" nennen werde.

Computerdesign

Linsendesign war schon immer eine Mischung aus Kunst und Wissenschaft. In der ersten Hälfte des vorigen Jahrhunderts stand die Kunst eindeutig im Vordergrund (sogar für wissenschaftliche Linsendesigner). Jetzt verlagert Linsendesign-Software das Gleichgewicht in Richtung Wissenschaft. Es ist sicherlich immer noch Kunst, ein Objektiv mit ansprechender Wiedergabe herzustellen, aber die Wissenschaft hilft sicherlich. Jedes Objektiv ist ein Kompromiss zwischen verschiedenen Einschränkungen: optisch (Aberrationen, Schärfe, Telezentrie, Zoom, Parafokal vs. Varifokal), physikalisch (Anzahl der Elemente, Größe und Gewicht) und Kosten (Art der verwendeten Elemente, Verarbeitungsqualität, Komplikation). Software hilft Designern, ein Objektiv innerhalb vorgegebener akzeptabler Kriterien zu erstellen, und sie können dieses Objektiv mithilfe einer Simulation testen , bevor sie viel Geld ausgeben, um festzustellen, ob die Konzepte solide sind.

Diese Software folgt sowohl allgemeinen Verbesserungen in der Designsoftware (wie man Verbesserungen in Photoshop oder in jedem CAD-Programm sehen kann) als auch Entwicklungen in den Bereichen Optik und Photonik. Hier helfen die gleichen Fortschritte in der Computerfotografie, die die Lichtfeldkamera von Lytro ermöglichen. Und diese Fortschritte in der Software spiegeln sich wiederum in den auf diese Weise geschaffenen modernen Linsendesigns wider.

Ich werde Verbesserungen in der Fertigung mit dieser Kategorie in einen Topf werfen; vielleicht verdient es sein eigenes. Moderne Herstellungstechniken verwenden computergesteuerte Maschinen, um komplizierte einzelne Linsenelemente zuverlässig herzustellen , wodurch ihre Verwendung kostengünstiger wird, wo sie zuvor unerschwinglich gewesen wäre.

Werkstoffkunde

Es gibt drei große Bereiche, in denen dies wichtig ist.

Zuerst das Glas. Unterschiedliche Glaszusammensetzungen haben unterschiedliche optische Eigenschaften, die für fotografische Objektive unterschiedlich wünschenswert sind – zum Beispiel sind ein niedriger Brechungsindex, eine geringe Dispersion und eine hohe Lichtdurchlässigkeit alle gut. Viele der alten Verfahren zur Herstellung von Glas mit wünschenswerten Eigenschaften waren ziemlich teuer oder haben andere schwerwiegende Nachteile . Fortschritte in der Materialwissenschaft haben Glas mit ähnlichen Eigenschaften ohne diese Nachteile hervorgebracht. Es ist wahrscheinlich, dass dies auch weiterhin der Fall sein wird.

Zweitens haben sich die Beschichtungen auf den Linsen verbessert. Diese werden bei allen guten Objektiven verwendet, um Blendung zu reduzieren , was sehr wichtig ist, da Streulicht, das herumprallt, die Bildqualität verringert. Neuere Beschichtungen tun dies besser, billiger und haben andere wünschenswerte Eigenschaften wie das Abweisen von Fingerabdrücken und Staub.

Und drittens: Kunststoffe ! Wir sind noch nicht an dem Punkt angelangt, an dem Kunststoffelemente Glas in etwas anderem als Spielzeugobjektiven ersetzen können, aber Kunststoff wird zunehmend im Objektivbau verwendet, wo früher Metall verwendet wurde. In einigen Fällen dient dies nur dazu, sie ohne Rücksicht auf die Qualität billiger zu machen, aber wenn gute Kunststoffe gut verwendet werden, können sie ein Objektiv leichter und kleiner machen, ohne Kompromisse bei der Verarbeitungsqualität einzugehen.

Merkmale

Ich werde die Bildstabilisierung hervorheben, da dies die offensichtliche ist. Moderne Objektive können von der Stabilisierung bis zu fünf Blendenstufen profitieren – das heißt bis zu 32-mal längere Verschlusszeiten bei gleicher Schärfe. Und neuere Fortschritte in der IS-Korrektur für kompliziertere und andere Bewegungsarten . Da der Wettbewerb hier hart ist und viele Ideen noch unerschlossen sind, erwarten Sie, dass sich dieser Bereich weiterhin schnell verbessert.

Da das Bokeh – die visuelle Qualität der unscharfen Bereiche – zu einem immer wichtigeren Faktor geworden ist, sind eine höhere Anzahl von Blendenlamellen und Lamellen mit abgerundeten Kanten üblicher. Diese Funktion ist seit langem bei Premium-Porträtobjektivdesigns verfügbar, aber jetzt scheint sie selbst bei einem "flinken Fünfziger" der unteren Preisklasse, wie denen von Nikon und Pentax , fast ein Muss zu sein .

Ein weiteres Beispiel sind bessere In-Lens-Motoren mit ringförmigen Ultraschalldesigns. Ein weiteres Beispiel ist der Kupplungsmechanismus in neueren Pentax-Objektiven, der eine permanente manuelle Fokussierung auch mit körpergesteuertem Autofokus ermöglicht. Oder einige Pentax-Objektive haben eine clevere eingebaute/ausziehbare Gegenlichtblende. Das hat nichts mit optischem Design zu tun, sondern ist ein Beispiel für praktische Innovation, die dem Fotografen wirklich zugute kommt.

Wetterschutz ist ein weiteres Merkmal: Daran ist nichts besonders Innovatives (außer vielleicht etwas von der Materialwissenschaft), aber es ist ein Fortschritt, es in mehr Linsendesigns zu integrieren.

Da es eine stärkere Konvergenz zwischen Video- und Standfotografie gibt, werden wir einige weitere diesbezügliche Änderungen sehen: leiserer Betrieb und stufenlose Blendeneinstellungen (anstatt auf die traditionellen Stopps oder vorbestimmte Bruchteile davon beschränkt zu sein; dies ermöglicht reibungslose Änderungen beim Filmen ohne was zu Belichtungssprüngen führt). Viele dieser Funktionen fallen wohl in die nächste Kategorie, wenn sie aus der Nicht-Video-Perspektive betrachtet werden, da beispielsweise die stufenlose Blende nicht wirklich eine Funktion mit großem Nutzen für die Standfotografie ist .

Nicht besser, nur anders

In dieser Kategorie: Änderungen zugunsten digitaler und neuer Designs für kleinere Sensoren.

Bei digitalen Designs muss das erhöhte Reflexionsvermögen von Sensormaterial gegenüber Film berücksichtigt werden. Das bedeutet, dass mehr Streulicht in das Objektiv zurückgeworfen wird als zuvor. Darüber hinaus verzeihen die meisten Sensoren weniger Licht, das nicht direkt von vorne kommt, was das telezentrische Design wichtiger macht.

Und kleinere Sensoren bedeuten einfach, dass Objektive mit einem kleineren Bildkreis konstruiert werden können, oder zumindest mit diesen wichtigen Eigenschaften, die nur für die Mitte optimiert sind, ohne sich so viele Gedanken darüber machen zu müssen, was die Ecken im Vollbildmodus wären. Dies ermöglicht kleinere, leichtere und billigere Designs, die immer noch eine hervorragende Bildqualität bieten – die DA Limited-Serie von Pentax ist hier das Aushängeschild, wobei das smc DA 15 mm f/4 ED AL Limited ein Beispiel für ein innovatives Objektivdesign der letzten Zeit ist, das viele enthält der Dinge, die ich oben aufgeführt habe.

Es gibt noch eine weitere Änderung, die ebenfalls in diese Kategorie eingeordnet werden könnte. Viele Kameras bieten jetzt eine automatische Software-Korrektur von Objektivfehlern wie chromatischer Aberration und tonnenförmiger Verzeichnung. Tatsächlich ist dies bei einigen Point-and-Shoot- und kompakten Wechselobjektivkameras nicht einmal optional – es ist einfach eingeschaltet. Die Kamera kommuniziert elektronisch mit dem Objektiv und „weiß“, wie das Bild in der RAW-Verarbeitung angepasst werden muss, um die besonderen Macken dieses Objektivmodells auszugleichen. Dadurch können die Kompromissparameter für das Linsendesign unterschiedlich sein: Die Faktoren, die in der Software leicht korrigiert werden können, können sich austoben, und andere gewünschte Eigenschaften werden über das hinausgenommen, was sie sonst sein könnten. Im Moment liegt der Fokus hauptsächlich auf Größe, Gewicht und Kosten, aber da die Bildverarbeitung immer schneller und besser wird, wird es nicht allzu überraschend sein, dass dieses Denken auch in High-End-Designs Einzug hält.

Apropos aus der Welt der Amateurastronomie, es gibt eine Menge Entwicklungen bei Objektiven. Okulare und Objektive verwenden alle neue, exotische Glas- und Computerressourcen, um gut korrigierte refraktive Geräte zu entwickeln. Neue Glasmischungen kommen nicht sehr oft auf den Markt, und die richtige Anstrengung, die Formen und Eigenschaften besser aufeinander abzustimmen, erfordert immer noch technisches Geschick.

Ein kürzlich erschienener Newsletter von Stellarvue (einem US-Teleskophersteller) diskutiert die Art und Weise, wie sie mit den verschiedenen verfügbaren Glasarten arbeiten, um älteren Designs neue Wendungen zu verleihen. Stellarvue-Newsletter

Oh, und wenn Sie einen Amateurastronomen kennen, erwähnen Sie ihm gegenüber "Ethos"-Okulare. Sie sind ein neues Design, das der letzte Schrei geworden ist.

Aus der Welt der Fotografie gab es kürzlich Angebote für neuere Objektivdesigns, die mehr Licht in einem geraden Winkel auf den CCD/CMOS abgeben, im Vergleich zu älteren Filmdesigns, die die unterschiedlichen Winkel aufnehmen konnten. Diese Objektive werden in der Regel als "digital" oder "digital ready" bezeichnet, da sie so gebaut sind, dass sie die CCD-Wells besser ausleuchten.

Darüber hinaus umfassen die jüngsten Angebote Objektive, die den Vorteil nutzen, dass nur ein kleinerer Bildkreis beleuchtet werden muss, um kleinere Sensoren abzudecken. Dies ermöglicht es, die Linsen insgesamt kleiner und kostengünstiger zu machen.

Einen Überblick darüber, wie sich die Dinge innerhalb einer bestimmten Marke geändert haben, finden Sie auf der Pentax K-Mount-Seite von Bojidar Dimitrov . Ich schlage vor, einen Blick darauf zu werfen, wie sich das Design für die Primzahlen und Zooms im Laufe der Jahre verändert hat. Dennoch würde es eines optischen Ingenieurs bedürfen, um die Details zu beschreiben, wie und warum bestimmte Änderungen vorgenommen wurden.

Neben dem optischen Design haben sich im Laufe der Jahre auch die Antireflexbeschichtungen verbessert. Sie sind langlebiger und effizienter geworden.

Hoffe das hilft!

Die Verringerung der Größe und des Gewichts von Objektiven scheint einer der Hauptschwerpunkte zu sein. Beispielsweise ist das neuere Canon EF 600 mm Objektiv mit IS tatsächlich leichter als das vorherige ohne IS (5,4 kg gegenüber 6 kg).

Bei kleineren Brennweiten werden diffraktive Optiken verwendet, die kleinere und leichtere Objektive wie das 400 mm 1: 4 DO von Canon und das 70-300 mm 1: 4,5-5,6 DO ermöglichen.

Neben dem hier bereits erwähnten Lichtfeldsensor LYTRO gibt es noch andere Technologien, die mir in letzter Zeit aufgefallen sind, Flüssiglinsen, ein organischer Sensor und ein Global Shutter.

Patente für diese Objektive wurden zumindest von Olympus, Samsung und Panasonic eingereicht ( Seite Patente ).

Sie verwenden einen elektrischen Impuls, um das Format einer Flüssigkeitsblase im Linsengehäuse zu ändern, das in diesem Fall selbst ein Linsenelement ist.

Es gibt bereits einige Objektive wie dieses auf dem Markt, aber sie werden in kleinen Geräten wie Webcams verwendet ( Experimentieren mit einer Flüssiglinse und einem Treiber-IC ). Ich denke, es könnte einige Zeit dauern, bis sie für echte Kameras herauskommen.

Die Vorteile dieser Technologie sind:

• unbewegte Brille für Zoom oder AF

• weniger Gläser im Objektiv

• schnellere elektrische Reaktion

• Nicht-Motor auf dem Glas

• Stille AF-Modus

BEARBEITEN: Was den organischen Sensor betrifft, weiß ich nur, dass Fuji ihn herstellen wird, der Name deutet darauf hin, dass er organische Komponenten verwendet, und Fuji behauptet, dass dieser Sensor die Qualität jedes anderen FF-Sensors übertreffen kann, weitere Informationen hier .

Schließlich der Global Shutter, Zitat:

Ein Global Shutter erfasst alle Informationen von jeder Fotostelle auf einmal auf einem Chip

Das bedeutet, dass die typischen Effekte von aktuellen Sensoren mit Rolling Shutter wie Verschmieren, Schräglage, Wackeln und Teilbelichtung entfernt werden können. Mehr Infos hier .

Es gibt sicherlich noch Verbesserungen an Objektiven. Die Qualitätskontrolle des hergestellten Glases hat sich im Laufe der Zeit verbessert, und es wurden auch viele Verbesserungen an Beschichtungen vorgenommen, um Reflexionen/Blendung zu reduzieren.

Neben den eigentlichen Linsenelementen befinden sich noch viele andere Komponenten eines Objektivs in der Entwicklung, ein gutes Beispiel sind IS/VR-Systeme, die in den letzten Jahren viel intelligenter geworden sind.

Einen guten Überblick über einige der High-End-Technologien, die in Objektive einfließen, finden Sie auf der Seite der Canon L-Serie . (Ja, es ist mehr oder weniger nur eine große Werbung für Canon, aber die Seite enthält viele interessante Informationen.)

Nikon hat einen Abschnitt über optische Technologien , der auch viele gute Informationen enthält, aber nicht so viel Geschichte (und nicht ganz so auffällig).