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镜头高技术力学

武际可

2020,12,29

不管是对焦还是变焦总是要将一组镜片准确地移动。

镜头高技术力学

武际可

2020,12,29

不管是对焦还是变焦总是要将一组镜片准确地移动。用什么措施来移动难度就在这里了。

其实移动的距离并不大一般也就几毫米到几十毫米可是要准确。

不错镜头约莫在最月朔百八十年左右都是光学家的事情。

可是到了二十世纪末在镜头生长上泛起了两项革新这就需要力学家到场了。一项是自动对焦的功效另一项是摄影时防抖的功效。我们就来划分先容。

图3 超声波马达在镜头中的应用：用来改变焦距、控制快门和对焦

自动对焦

图1 凸透镜从成像原理

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超声马达的原理是一个超声的电振荡加在压电陶瓷上会引起压电陶瓷以同样的频率振动变形把这种高频的位移振动变为单向的移动。

镜头的防抖有的称为VC（Vibration Compensation振动赔偿）有的称为VR（Vibration Reduction减振）。

手持照相机照相一般不太稳定。如果有那怕只有轻微的晃动也会使相片模糊不清。相片能够接受的清晰水平取决于手持的稳定水平与快门的时间也和照相机的焦距有关。对一般人来说焦距愈长愈不容易稳定这好比要你在一端拿一根筷子不晃动比力容易要是拿一根三米长的竹竿不晃动就难了。

有一个履历公式设照相机的焦距f以毫米来盘算则快门设置在1/f秒以内能够清晰。例如说焦距为50mm的照相机在快门为1/50秒以内时照片可以保证清晰。如果焦距为200mm则快门在1/200秒以内相片是清晰的。

经常由于光线亮度的原因你需要把快门是置为1/50秒你要用200mm焦距的照相机照相就很难保证清晰除非你用支架。这种情况镜头加防抖功效是很是须要的。

图4 镜头的防抖结构

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时物体的像最清晰。

由这个式子我们知道当物距u很是大即有物体发出的光到达镜片近于平行光时（u为无穷大）像距就是焦距f（图1 左）。

什么是高技术（High Technology, 简称Hi-tech）？简朴说就是那些投资大、收益高、研制周期长、需要的知识又深又庞大而且当前生长快的技术领域。镜头是不是高技术呢？固然是。

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要想把照相自动化在这三件事中定光圈巨细和快门时间是比力容易的。比力难的是对焦的自动化。焦距对禁绝照片就会模糊是一张废品。

把粗笨的陀螺仪搬到镜头上固然是不现实的。

20世纪60 年月人们开始研究出一种振动陀螺仪它最早是使用高频振动的质量在旋转时所发生的科氏加速度来感知旋转运动。厥后革新和生长出种种差别形式的振动陀螺仪。它的的主体是一个高频振动的构件在其基座有加速度或转动时就能够检测出来。它具有性能稳定、结构简朴、可靠性高、承载能力大等优点最大的优点是能够做得比力小有时小到比一个米粒还要小。

我们现在使用的手机上就有这种陀螺通常用来计步、图形随机身方位自动换向等功效。这类振动陀螺正好适合镜头上使用。安置了光学防抖功效的镜头如图4所示。好的镜头要求设置的陀螺仪能够检测到镜头五个自由度的运动即绕三个相互垂直轴的独立转动和上下移动。

（镜头的前后移动不影响相片的清晰度所以不需要检测。）

照相机镜头的生长虽然已经有二百多年的历史世界上著名的照相机企业像科达、尼康、莱卡、富士等都有百年以上的历史。

迄今市面上已经有变焦距、超长焦距、短焦距、广角、高清晰等林林总总的镜头。图6 是一款近年制造的特别镜头。照相机镜头的技术不仅不停革新照相机的性能同时不停向望远镜、天文望远镜、夜视望远镜、显微镜、手机照相等方面扩散近半个世纪由于芯片技术的兴起对芯片激光光刻的镜头提出更高的技术要求。

可以说镜头技术的生长仍然在不停翻新不行限量。

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