镜头设计有什么秘密吗?


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佳能EF 70-200mm f2.8L IS II USM镜头结构图

镜头制造商通常为他们的产品共享这样的图表。但是,它们明显地省略了允许人们完全分析光学系统的规范,例如每个元件的功率以及组之间的精确间距。

但据推测,光学工程师可以分解任何镜片样品,以逐个要素地提取该信息。

那么,该行业是否在镜头的光学设计中保留了任何“秘密”或专有优势的假装,如果是,那么什么才算是敏感的?为什么?

以前,我认为镜片的竞争完全取决于玻璃质量,元件研磨/抛光质量,组装和包装(即,外壳质量,密封性和公差)以及诸如聚焦马达和变焦镜头等机构的质量。我认为,唯一的商业秘密(如果有的话)将是生产技术,以经济的方式生产出具有特定公差的已知设计。实际上,镜片行业是否存在任何设计秘诀?

Answers:


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通常,镜头设计没有秘密。凡是重要的事情,所有的突破等等,都可以通过专利,会议,论文等的公开或半公开形式进行共享或修改。在某些“临时机密”中,直到发布之前,都会对其进行严密保护:例如,我们已经完成了自由形式设计的最后一个难题是不受限制地采用对称形式,但这不是我们共享的信息,因为它是博士学位的一部分,并且IP保护非常重要。

在发布时,所有内容都已在专利中列出,例如,尼康24 mm f / 1.4G专利列出了整个光学处方,以供所有人查看。这是完全正确的,除了至少最前端的非球面上的非球面系数有偏差。该设计对非球面非常敏感,因此无法通过蛮力轻松地从给定的系数中优化出正确的系数。第二个非球面也可能被忽悠。第一个是使镜头完全具有如此宽的视角,而第二个是增强性能。由于前者不正确,因此设计会完全失败,而后者只会导致性能下降。

蔡司还曾在大约1950年之前发布“ 蔡司摄影镜头索引”,详细列出了其生产中的每种专利和镜头。

不同的制造商倾向于不同的设计选择,尽管我不能肯定地说我知道为什么。蔡司倾向于使用更多的“基本”元素形状和设计形式来支持更“优雅”的设计解决方案。徕卡经常使用罕见的Merte表面(请参阅第40页)。总的来说,徕卡还通过极高的表面曲率将零件缩减到尽可能少的元素。

佳能和尼康经常将其归结为双高斯主镜头并在其前面配备广角附件,以设计诸如24 mm / 1.4G,24 mm / 1.4L等高速广角镜头。

诸如如何加快自动对焦(获取可以移动以进行对焦的最小元素)之类的知识也是广泛传播的知识。也许最好的秘密就是为CodeV支付价格(每位用户每月数千美元),而不是Zemax(每位用户约35,000美元)的价格,因为它拥有出色的工具来容忍设计并为制造做准备。


为了阐明尼康的专利示例:他们是否有意混淆专利中前非球面镜的确切规格?即便如此,将生产样本的镜头放到镜头计前获取这些系数,是否有人希望在未获得专利后重制它,这是否也就可以了?还是测量非球面镜不是那么容易?
footwet 2015年

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@feetwet屈光度计无法测量所需的规格,它们仅适用于眼镜镜片。尼康当然会混淆非球面系数,以保护其知识产权。需要3D轮廓仪来重新生成非球面系数,这提供了有限的精度。当您达到对该轮廓进行曲线拟合的阶段时,该轮廓可能还会有多种解决方案。也可以使用干涉仪,但是该透镜中的第一个非球面镜的偏离很大-干涉仪看不到太大。
布兰登·杜贝

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他们中的许多人没有好的逆向工程工具。眼镜特别困难-即使您知道某一波长的折射率和V值,也无法确定它是什么材料。此外,如果没有原始方程式,那么任何非球面都将很难复制。测量空域和曲率半径也非常困难。
布兰登·杜贝

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我一点都不怀疑,但是这种混淆似乎严重违反了专利制度的精神,而专利制度的精神本质上是达成协议以揭示秘密以换取商业保护。如果透露的秘密实际上是真相,那该不该给予保护-专利应作废。
mattdm

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@mattdm:专利必须包括本领域普通技术人员会发现新颖和有用的信息。专利没有必要包含发明人已知的所有此类信息。如果专利包含的设计要比不依赖专有信息的任何其他设计更好地工作,则即使该改进远不及发明人所知的其他改进,该设计也将被视为“新颖且有用的信息”。 。
2015年

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当然,您总是可以对镜头外壳进行完全反向工程,首先将其放在X射线机中以不同的角度确定间距,可能的移动,内置的机械装置等。然后将其拆开以检查镜头,然后确定每个镜片的形状及其特性。您还可以检查其他对象。如果您真的想将其发挥到极致,则可以使用元素分析来确定每个对象的组成。


在没有很多碎片的情况下,从样品中精确确定光学材料几乎是不可能的。必须将它们弄碎以确切地确定它们是什么。另外,不可能精确地重新形成涂层。
布兰登·杜贝

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这个答案并不能真正回答镜片设计中是否存在任何秘密的问题。你能详细说明答案吗?
雨果
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