Sférická vs asférická šošovka: vysvetlené kľúčové rozdiely

Sférická vs asférická šošovka: hlavný rozdiel

Asférické šošovky vytvárajú ostrejší a presnejší obraz ako sférické šošovky , najmä smerom k okrajom rámu. Sférická šošovka má povrch, ktorý je rovnomerne zakrivený ako guľa, zatiaľ čo asférická šošovka má variabilné zakrivenie, ktoré je matematicky optimalizované na presnejšie ohýbanie svetla. Výsledkom je, že asférické dizajny korigujú skreslenia, ktoré sférické šošovky nedokážu ľahko opraviť bez naskladňovania viacerých prvkov šošovky.

To znamená, že sférické šošovky nie sú zastarané. Zostávajú široko používané v aplikáciách, kde sú ich obmedzenia zvládnuteľné, záleží na ich nižších nákladoch alebo je ich optický charakter skutočne žiaduci. Pochopenie oboch typov vám pomôže urobiť inteligentnejší výber, či už si vyberáte okuliare, šošovky fotoaparátu alebo optické prístroje.

Ako funguje každý typ šošovky

Geometria sférickej šošovky

A sférická šošovka má jeden alebo viac povrchov, ktoré sledujú geometriu dokonalej gule. Každý bod na povrchu leží v rovnakom polomere od centrálneho bodu. Toto rovnomerné zakrivenie sa dá jednoducho vyrobiť pomocou tradičných techník brúsenia a leštenia, a preto sférické šošovky dominovali optike po stáročia.

Problémom je fyzika. Svetelné lúče prechádzajúce vonkajšími zónami sférickej šošovky sa zbiehajú v trochu inom bode ako lúče prechádzajúce stredom. Tento defekt sa nazýva sférická aberácia a spôsobuje zmäkčenie alebo rozmazanie jemných detailov, najmä pri širokých otvoroch.

Asférická geometria šošovky

Asférická šošovka má aspoň jeden povrch, ktorého zakrivenie sa postupne mení od stredu k okrajom. Presný profil je vypočítaný tak, že všetky prichádzajúce svetelné lúče, bez ohľadu na to, kde dopadnú na povrch, sa zbiehajú do rovnakého ohniska. To eliminuje alebo výrazne znižuje sférickú aberáciu v jedinom prvku.

Vďaka moderným výrobným metódam, ako je lisovanie skla, vstrekovanie plastov a hybridné nanášanie živice na sklo, sú asférické prvky oveľa dostupnejšie, než tomu bolo v predchádzajúcich desaťročiach, keď sa museli jednotlivo ručne brúsiť.

Kľúčové optické rozdiely na prvý pohľad

Sférická aberácia: Prečo na tom záleží v praxi

Sférická aberácia nie je len učebnicový problém. Pri clone f/1,4 môže rýchly sférický objektív s ohniskovou vzdialenosťou vykazovať viditeľne nižší kontrast a zahmlenú žiaru okolo jasných objektov, niekedy nazývanú „sférické vykresľovanie“. Zatiaľ čo niektorí fotografi zámerne vyhľadávajú tento jemný charakter pre portréty, je to skutočné obmedzenie pre vedecké, architektonické a produktové zobrazovanie, kde sa vyžaduje klinická ostrosť.

Zastavenie sférickej šošovky na f/5,6 alebo f/8 do značnej miery uzavrie vonkajšie zóny a podstatne zníži aberáciu. To je dôvod, prečo staršie sférické šošovky majú často povesť, že sú „ostré, keď sa zastaví“. Asférická šošovka, naopak, má tendenciu byť ostrý aj pri najširšej clone , čo je významná výhoda pri fotení pri slabom osvetlení.

Asférické šošovky v okuliaroch

V dioptrických okuliaroch má rozdiel medzi sférickými a asférickými šošovkami priamy vplyv na pohodlie a kozmetický vzhľad.

Hrúbka a hmotnosť

Asférické okuliarové šošovky sú výrazne tenšie a plochejšie ako ich sférické náprotivky pri rovnakej predpísanej sile. Pri predpise -6,00 dioptrií môže byť asférická šošovka tenšia zhruba o 20 až 30 percent než štandardná sférická šošovka z rovnakého indexového materiálu. Toto zníženie hrúbky tiež znamená nižšiu hmotnosť, čo znižuje tlak na nos a uši počas celého dňa nosenia.

Vizuálna čistota na periférii

Sférické okuliarové šošovky spôsobujú periférne skreslenie, ktoré sa pri vyšších predpisoch zhoršuje. Objekty videné cez okraje šošovky sa zdajú byť ohnuté alebo plávajú, keď nositeľ pohybuje očami. Asférické vzory znižujú tento efekt, ktorý mnohí nositelia opisujú ako prirodzenejší vizuálny zážitok, najmä počas adaptačného obdobia na nový recept.

Kozmetický vzhľad

Pretože sú asférické šošovky plochejšie, minimalizujú efekt zväčšenia alebo zmenšenia, ktorý vytvárajú silné recepty. Vysoké plus predpisy spôsobujú, že oči vyzerajú väčšie cez sférické šošovky; vysoké mínus recepty spôsobujú, že vyzerajú menšie. Asférický dizajn znižuje oba efekty, a preto sa bežne odporúčajú pri predpisoch nad plus alebo mínus 3,00 dioptrií.

Asférické šošovky vo fotografii a videu

Objektívy fotoaparátov bežne kombinujú sférické aj asférické prvky v rovnakom optickom vzorci. Dizajnéri objektívov strategicky využívajú asférické prvky na korekciu aberácií, ktoré by inak vyžadovali opravu niekoľkých ďalších sférických prvkov. To vedie k dvom praktickým výhodám: kratšiemu, ľahšiemu tubusu objektívu a lepšiemu výkonu v širokom otvorenom priestore.

Širokouhlé a ultraširokouhlé šošovky

Asférické prvky sú obzvlášť cenné v širokouhlých objektívoch, kde je ovládanie súdkového skreslenia a kómy obzvlášť náročné. 16 mm alebo 24 mm širokouhlý objektív takmer vždy obsahuje aspoň jeden asférický prvok. Bez neho by sa priame čiary v blízkosti okrajov rámu viditeľne zakrivovali smerom dovnútra alebo von.

Rýchle primárne šošovky

Rýchla ohnisková vzdialenosť pri f/1,2 alebo f/1,4 odkryje veľkú zónu clony, kde je sférická aberácia najzávažnejšia. Vrátane jedného alebo dvoch asférických prvkov umožňuje objektívu dodávať stredová ostrosť pri maximálnej clone to jednoducho nebolo dosiahnuteľné s celosférickým dizajnom pri rovnakej rýchlosti. Moderné objektívy so svetelnosťou f/1,4 s asférickými prvkami bežne rozoznávajú jemnejšie detaily dokorán ako staršie celosférické objektívy so svetelnosťou f/1,4 aj pri f/2,8.

Úvahy o bokehu

Jeden kompromis, ktorý stojí za zmienku, je kvalita bokehu. Niektoré asférické šošovky vytvárajú rozostrené svetlá s jemným cibuľovým prstencom alebo okrajovým artefaktom spôsobeným nerovnomerným profilom povrchu. Vysokokvalitné asférické prvky využívajúce precízne tvarovanie skla tento efekt minimalizujú, no pre fotografov, ktorí uprednostňujú hladké, nevýrazné rozostrenie pozadia, zostáva tento efekt dôležitý. Naproti tomu celosférické šošovky zvyčajne vytvárajú čistejšie, kruhovejšie bokeh disky.

Keď je sférická šošovka stále tou lepšou voľbou

Asférické šošovky nie sú vždy lepšie v každom kontexte. Existujú situácie, kedy je vhodnejší sférický dizajn:

• Aplikácie citlivé na rozpočet kde cena asférickej optiky nie je odôvodnená konečným použitím
• Umelecké portrétne práce kde je mäkké sférické vykreslenie pri širokých otvoroch zámernou estetickou voľbou
• Dioptrické okuliare s nízkym výkonom pod plus alebo mínus 2,00 dioptrií, kde sú vizuálne a kozmetické rozdiely malé
• Ďalekohľady a mikroskopy kde špecializované sférické dizajny so starostlivo vybranými typmi skla už dosahujú mimoriadne vysoké úrovne
• Teleobjektívy s úzkymi zornými poľami, kde sa sférická aberácia ľahšie kontroluje a skreslenie je menej znepokojujúce

Realita výroby a nákladov

Historicky boli asférické šošovky podstatne drahšie, pretože každý prvok musel byť samostatne brúsený a testovaný na presný profil. V súčasnosti technológia tvarovania skla umožňuje výrobcom lisovať roztavené sklo do asférickej formy, čím sa vyrábajú stovky rovnakých prvkov s úzkymi toleranciami. Vstrekovanie plastov dosahuje to isté pre polymérové ​​šošovky používané v spotrebnej elektronike, kompaktných fotoaparátoch a smartfónoch.

Rozdiel v nákladoch sa značne zmenšil, ale asférické prvky s veľkým priemerom v objektívoch fotoaparátov vyššej kategórie sú stále prémiové, pretože tvarovanie takýchto prvkov na optickú presnosť pri veľkých priemeroch zostáva technicky náročné. Veľkoformátový asférický prvok možno stále vyrábať brúsením, čo si vyžaduje skúsených technikov a špeciálne vybavenie.

Ako si vybrať medzi sférickým a asférickým

Použite tieto praktické pokyny, aby ste urobili správne rozhodnutie pre vašu konkrétnu potrebu:

1. Pre okuliare s dioptriami nad plus alebo mínus 3,00 , vyberte asférické. Zníženie hrúbky šošovky, skreslenie okrajov a efekt kozmetického zväčšenia sú jasne viditeľné.
2. Pre objektívy fotoaparátov používané pri širokých clonách alebo širokých ohniskových vzdialenostiach , uprednostňujte dizajn, ktorý obsahuje asférické prvky. Skontrolujte hárok so špecifikáciami objektívu; renomovaní výrobcovia uvádzajú počty asférických prvkov.
3. Pre portrétne objektívy, kde je požadované hladké, mierne zasnené podanie , staršie celosférické vzory môžu vytvárať preferovaný vzhľad, ktorý asférické šošovky nenapodobňujú.
4. Pre aplikácie obmedzené na malé otvory Napríklad pri fotografovaní krajiny pri f/8 až f/11 sú sférické šošovky oveľa konkurencieschopnejšie, pretože uzáver clony maskuje ich aberáciu.
5. Pre kompaktné zariadenia, ako sú smartfóny alebo akčné kamery , asférické šošovky sú štandardom, pretože umožňujú tenšie moduly bez obetovania kvality obrazu.

Zhrnutie

Základnou výhodou asférickej šošovky je jej schopnosť korigovať sférickú aberáciu a skreslenie efektívnejšie ako sférická konštrukcia, a to buď výmenou viacerých sférických prvkov, alebo poskytovaním lepšieho výkonu z rovnakého počtu prvkov. V okuliaroch to znamená tenšie, plochejšie a ľahšie šošovky s menším periférnym skreslením. Vo fotoaparátoch to znamená ostrejšie snímky pri širokých otvoroch a lepšie ovládateľnú geometriu v širokouhlých prevedeniach.

Sférické šošovky zostávajú relevantné tam, kde je primárnym obmedzením cena, kde sa oceňuje ich inherentný vykresľovací charakter alebo kde aplikácia nevyžaduje korekciu, ktorú poskytuje asférický profil. Ani jeden typ nie je univerzálne lepší ; správna voľba závisí od konkrétnej optickej úlohy, použitého rozsahu clony a rovnováhy medzi kvalitou obrazu a rozpočtom.