Шумораи унсурҳои линза омили муҳими муайянкунандаи самаранокии тасвир дар системаҳои оптикӣ буда, дар чаҳорчӯбаи умумии тарроҳӣ нақши марказӣ мебозад. Бо пешрафти технологияҳои муосири тасвирӣ, талаботи корбарон барои равшании тасвир, дақиқии ранг ва такрори тафсилоти нозук афзоиш ёфтааст, ки назорати бештарро бар паҳншавии нур дар дохили лифофаҳои физикии торафт фишурда талаб мекунад. Дар ин замина, шумораи унсурҳои линза ҳамчун яке аз параметрҳои таъсиргузортарини танзимкунандаи қобилияти системаи оптикӣ пайдо мешавад.
Ҳар як унсури иловагии линза дараҷаи озодии афзояндаро ҷорӣ мекунад, ки имкон медиҳад, ки траекторияҳои рӯшноӣ дақиқ идора карда шаванд ва рафтори фокускунӣ дар тамоми масири оптикӣ анҷом дода шавад. Ин чандирии беҳтаршудаи тарроҳӣ на танҳо ба беҳсозии масири асосии тасвир мусоидат мекунад, балки инчунин имкон медиҳад, ки аберратсияҳои сершумори оптикӣ ислоҳ карда шаванд. Аберратсияҳои асосӣ аберратсияи сферӣ мебошанд - вақте ки нурҳои канорӣ ва параксиалӣ дар нуқтаи фокусии умумӣ ҷамъ намешаванд; аберратсияи кома - ки ҳамчун доғҳои асимметрии манбаъҳои нуқтаӣ, махсусан ба самти периферияи тасвир зоҳир мешаванд; астигматизм - ки боиси номувофиқатии фокуси вобаста ба самт мегардад; каҷравии майдон - ки дар он сатҳи тасвир каҷ мешавад ва ба минтақаҳои марказии тез бо фокуси канори вайроншуда оварда мерасонад; ва таҳрифи геометрӣ - ки ҳамчун деформатсияи тасвири шакли баррел ё болиштшакл пайдо мешаванд.
Ғайр аз ин, аберратсияҳои хроматикии - ҳам меҳварӣ ва ҳам паҳлӯӣ - ки аз паҳлӯи паҳлӯӣ ба вуҷуд меоянд, дақиқии ранг ва контрастро зери хатар мегузоранд. Бо ворид кардани унсурҳои иловагии линза, махсусан тавассути комбинатсияҳои стратегии линзаҳои мусбат ва манфӣ, ин аберратсияҳоро метавон ба таври системавӣ коҳиш дод ва бо ин васила якрангии тасвирро дар тамоми майдони биниш беҳтар кард.
Таҳаввулоти босуръати аксбардории баландсифат аҳамияти мураккабии линзаро боз ҳам афзунтар кардааст. Масалан, дар аксбардории смартфонҳо, моделҳои флагманӣ ҳоло сенсорҳои CMOS-ро бо шумораи пикселҳои аз 50 миллион зиёд, баъзеҳо ба 200 миллион мерасанд ва андозаи пикселҳои пайваста камшавандаро муттаҳид мекунанд. Ин пешрафтҳо талаботи қатъиро ба мувофиқати кунҷӣ ва фазоии нури афтанда мегузоранд. Барои истифодаи пурраи қудрати ҳалли чунин массивҳои сенсорҳои зичии баланд, линзаҳо бояд ба арзишҳои баланди Функсияи интиқоли модулятсия (MTF) дар диапазони васеи басомади фазоӣ ноил шаванд ва тасвири дақиқи текстураҳои нозукро таъмин кунанд. Дар натиҷа, тарҳҳои анъанавии се ё панҷэлементӣ дигар кофӣ нестанд, ки боиси қабули конфигуратсияҳои пешрафтаи бисёрэлементӣ, ба монанди меъмории 7P, 8P ва 9P мешаванд. Ин тарҳҳо имкон медиҳанд, ки кунҷҳои нури каҷ назорати беҳтар дошта бошанд, афтиши қариб муқаррариро дар сатҳи сенсор афзоиш диҳанд ва мувозинати микролинзаҳоро кам кунанд. Ғайр аз ин, ҳамгироии сатҳҳои асферӣ дақиқии ислоҳро барои аберратсия ва таҳрифи сферӣ беҳтар мекунад ва равшании аз канор то канор ва сифати умумии тасвирро ба таври назаррас беҳтар мекунад.
Дар системаҳои касбии тасвирӣ, талабот ба аълочии оптикӣ роҳҳои ҳалли боз ҳам мураккабтарро ба вуҷуд меорад. Линзаҳои асосии диафрагмаи калон (масалан, f/1.2 ё f/0.95), ки дар камераҳои DSLR ва беоинаи баландсифат истифода мешаванд, аз сабаби чуқурии наонқадар баланди майдон ва қобилияти баланди гузариши рӯшноӣ, ба аберратсияи шадиди сферӣ ва кома майл доранд. Барои бартараф кардани ин таъсирҳо, истеҳсолкунандагон мунтазам аз 10 то 14 унсур иборат аз линзаҳоро истифода мебаранд, ки аз маводҳои пешрафта ва муҳандисии дақиқ истифода мебаранд. Шишаи пастдисперсия (масалан, ED, SD) барои пахш кардани парокандагии хроматикии хроматикӣ ва бартараф кардани ҳошияи ранг ба таври стратегӣ ҷойгир карда мешавад. Унсурҳои асферӣ якчанд ҷузъҳои сфериро иваз мекунанд ва ислоҳи аберратсияи беҳтарро ба даст меоранд ва дар айни замон вазн ва шумораи элементҳоро кам мекунанд. Баъзе тарҳҳои баландсифат унсурҳои оптикии дифрактивӣ (DOE) ё линзаҳои флюоритро дар бар мегиранд, то аберратсияи хроматикиро бе илова кардани массаи назаррас боз ҳам бештар пахш кунанд. Дар линзаҳои зуми ултрателефото - ба монанди 400 мм f/4 ё 600 мм f/4 - маҷмӯи оптикӣ метавонад аз 20 унсури алоҳида зиёд бошад, ки бо механизмҳои фокуси шинокунанда барои нигоҳ доштани сифати мувофиқи тасвир аз фокуси наздик то беохирӣ якҷоя карда шудаанд.
Бо вуҷуди ин бартариҳо, афзоиши шумораи унсурҳои линза ба мувозинати назарраси муҳандисӣ оварда мерасонад. Аввалан, ҳар як интерфейси шишаи ҳавоӣ тақрибан 4% талафоти инъикосро ба бор меорад. Ҳатто бо рӯйпӯшҳои муосири зиддиинъикосӣ - аз ҷумла рӯйпӯшҳои наносохторӣ (ASC), сохторҳои зермавҷӣ (SWC) ва рӯйпӯшҳои бисёрқабата - талафоти ҷамъшудаи гузариш ногузир боқӣ мемонад. Шумораи аз ҳад зиёди унсурҳо метавонад интиқоли умумии рӯшноиро коҳиш диҳад, таносуби сигнал ба садоро коҳиш диҳад ва ҳассосиятро ба коҳиши дурахшонӣ, туман ва контраст, махсусан дар муҳитҳои камравшанӣ, афзоиш диҳад. Дуюм, таҳаммулпазирии истеҳсолӣ торафт бештар талаб карда мешавад: мавқеи меҳварӣ, майл ва фосилаи ҳар як линза бояд дар доираи дақиқии сатҳи микрометр нигоҳ дошта шавад. Инҳирофҳо метавонанд боиси вайроншавии аберратсияи берун аз меҳвар ё норавшании маҳаллӣ шаванд, ки мураккабии истеҳсолотро афзоиш медиҳад ва сатҳи ҳосилнокиро коҳиш медиҳад.
Илова бар ин, шумораи зиёди линзаҳо одатан ҳаҷм ва массаи системаро зиёд мекунад, ки бо зарурати миниатюризатсия дар электроникаи истеъмолӣ мухолиф аст. Дар барномаҳои маҳдуди фазоӣ, ба монанди смартфонҳо, камераҳои экшн ва системаҳои тасвирии насбшуда дар дронҳо, ҳамгироии оптикаи баландсифат ба омилҳои шакли паймон як мушкилии асосии тарроҳӣ мебошад. Ғайр аз ин, ҷузъҳои механикӣ, ба монанди фаъолкунандаҳои автофокус ва модулҳои устуворкунии тасвири оптикӣ (OIS), барои ҳаракати гурӯҳи линзаҳо фазои кофӣ лозиманд. Стекҳои оптикии аз ҳад зиёд мураккаб ё нодуруст ҷойгиршуда метавонанд зарбаи фаъолкунанда ва вокунишро маҳдуд кунанд ва суръати фокус ва самаранокии устуворкуниро зери хатар гузоранд.
Аз ин рӯ, дар тарҳрезии амалии оптикӣ, интихоби шумораи оптималии унсурҳои линза таҳлили ҳамаҷонибаи муомилоти муҳандисиро талаб мекунад. Тарроҳон бояд маҳдудиятҳои назариявии иҷроишро бо маҳдудиятҳои воқеии ҷаҳонӣ, аз ҷумла татбиқи мақсаднок, шароити муҳити зист, арзиши истеҳсолот ва тафовути бозор, мувофиқ кунанд. Масалан, линзаҳои камераҳои мобилӣ дар дастгоҳҳои бозори оммавӣ одатан барои мувозинат кардани иҷроиш ва самаранокии хароҷот конфигуратсияҳои 6P ё 7P-ро истифода мебаранд, дар ҳоле ки линзаҳои касбии синамо метавонанд ба сифати ниҳоии тасвир аз ҳисоби андоза ва вазн афзалият диҳанд. Ҳамзамон, пешрафтҳо дар нармафзори тарроҳии оптикӣ - ба монанди Zemax ва Code V - имкон медиҳанд, ки оптимизатсияи мураккаби бисёртағйирёбанда ба муҳандисон имкон диҳанд, ки ба сатҳҳои иҷроиш, ки бо системаҳои калонтар муқоисашавандаанд, тавассути профилҳои такмилёфтаи каҷравӣ, интихоби нишондиҳандаи шикаст ва оптимизатсияи коэффитсиенти асферӣ ноил шаванд.
Хулоса, шумораи унсурҳои линза на танҳо ченаки мураккабии оптикӣ, балки як тағирёбандаи асосӣ аст, ки ҳадди болоии самаранокии тасвирро муайян мекунад. Аммо, тарҳи олии оптикӣ на танҳо тавассути афзоиши рақамӣ, балки тавассути сохтани қасдании меъмории мутавозин ва бо физика асосёфта, ки ислоҳи аберратсия, самаранокии интиқол, фишурдагии сохторӣ ва қобилияти истеҳсолро ҳамоҳанг мекунад, ба даст оварда мешавад. Дар оянда, интизор меравад, ки навовариҳо дар маводҳои нав - ба монанди полимерҳо ва метамаводҳои дорои индекси баланди шикаст, пастдисперсия - усулҳои пешрафтаи истеҳсолот - аз ҷумла қолаби сатҳи вафл ва коркарди сатҳи шакли озод - ва тасвири ҳисоббарорӣ - тавассути тарҳрезии муштараки оптика ва алгоритмҳо - парадигмаи шумораи "оптималии" линзаҳоро аз нав муайян кунанд ва имкон диҳанд, ки системаҳои тасвирии насли оянда, ки бо иҷрои баландтар, зеҳни бештар ва миқёспазирии беҳтар тавсиф мешаванд, ба даст оварда шаванд.
Вақти нашр: 16 декабри соли 2025