Warum ist asphärisches Glas teuer?

Wenn man ein Stück Glas für eine Linse macht, beginnt man mit einem Stück Glas und schleift es in die gewünschte Form. Wenn eine Linse asphärisch ist, ändert sich dies nicht. lediglich die Form, in die die Linse geschliffen wird, ist eine asphärische (typischerweise parabolische) Form. Es scheint nicht so, als ob dies viel zusätzliche Arbeit oder Zeit seitens des Linsenherstellers verursachen sollte. Asphärische Elemente erhöhen jedoch die Kosten der Linse erheblich. Warum ist das?

lens

— Billy ONeal
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Dieses Profil scheint zumindest einen Teil der Kostenfrage

— abzudecken

@dpollit Der bereitgestellte Thread enthält keine Details darüber, warum genau die Herstellung und Messung einer asphärischen Linse teurer ist. Das würde mich auch interessieren.

— pau.estalella

@ pau.estalella - Einige Zitate aus dem anderen Thread "Asphärische Linsenoberflächen sind viel teurer in der Herstellung, weil sie nicht durch eine natürliche Drehbewegung geschliffen werden können.", "asphärisch ... ist tendenziell schwieriger und teuer in der Durchführung: Kugelformen aus Glas sind einfach herzustellen und zu messen, asphärische nicht. "

— Dpollitt

@dpollitt: Ich habe diesen Kommentar in dieser Frage gesehen und darauf geantwortet. Das macht keinen Sinn - Paraboloide und Hyperboloide können auch mit einfachen Kreisbewegungen geschliffen werden, da sie immer noch symmetrisch zur Mittelachse der Linse sind. (Daher meine Verwirrung)

— Billy ONeal

Wenn Sie zwei Glasstücke nehmen, ein konkaves und ein konvexes, und diese einfach aneinander reiben (sowohl rotierend als auch gleitend in alle möglichen Richtungen), erhalten Sie schließlich zwei sphärische Linsen. Wenn Sie auf youtube nach "Teleskoplinsenschleifen" suchen, finden Sie zahlreiche Videos von sehr Low-Tech-Ansätzen, die ziemlich gute sphärische Linsen produzieren.

— Jukka Suomela

Antworten:

Vieles davon sind Herstellungskosten, aber es ist nicht wirklich so, wie @Matt es beschrieben hat (oder zumindest nicht, wie ich seine Beschreibung verstehe).

Bei sphärischen Elementen nehmen Sie normalerweise eine Reihe von Rohlingen und montieren sie alle an einem grob kugelförmigen Halter (sozusagen mit "Divots", wo Sie die Rohlinge montieren werden). Dann haben Sie einen kugelförmigen Schleifer / Polierer, der außen (für eine konvexe Oberfläche) oder innen (für eine konkave Oberfläche) montiert wird und Sie eine große Anzahl von Elementen gleichzeitig schleifen / polieren lässt. Die genaue Anzahl hängt vom Durchmesser und der Krümmung des Elements ab, aber wir sprechen normalerweise von mindestens ein paar Dutzend, und insbesondere bei kleineren Elementen können es Hunderte sein.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, asphärische Elemente herzustellen (geschliffen, geformt, hybride), aber eines haben sie gemeinsam: Für jedes einzelne müssen Elemente einzeln und nicht in großen Gruppen verarbeitet werden. Bis ziemlich vor kurzem (1980 oder so) über die einzige Art und Weise asphärische Elemente zu tun , war sie von Hand einzeln zu schleifen. Diese waren / sind auf eine sehr begrenzte Produktion zu extrem hohen Preisen beschränkt (Leicas, Nocturnal Nikkors usw.). Es gibt Möglichkeiten, sie jetzt in Massenproduktion herzustellen, aber es geht immer noch darum, einen Rohling in eine Maschine zu laden und die meisten davon zu automatisieren Verarbeiten Sie diesen einen Rohling, nehmen Sie ihn heraus und laden Sie einen weiteren Rohling. In den meisten Fällen erfolgt dies zusätzlich zum normalen Kugelschleifen.

— Jerry Sarg
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Asphärische Elemente sind aufgrund der Herstellungskosten teuer. Es ist relativ einfach, eine Linse mit einem sphärischen Profil herzustellen, indem Sie sie einfach vor einem Polierwerkzeug drehen. Bei asphärischem Glas ist die Nuss nur ein Fall von Abweichung von einer Kugel. Es geht darum, eine sehr präzise, aber ansonsten willkürliche Form zu schneiden. Ein perfekter Kreis ist kein Problem, aber eine perfekte Kurve mit den Gleichungen x, y, z ist es.

Sie können einen runden Topf von Hand werfen, das Drehen des Rades garantiert ein schönes kreisförmiges Profil. Hiya könnte auch das Rad anhalten und den Topf von Hand in eine nicht kreisförmige Form drücken, aber das Werfen eines Topfes mit einer präzisen parabolischen Krümmung würde ein computergesteuertes Werkzeug erfordern. Es gibt keine Möglichkeit, das Rad zu bewegen, um es genau von Hand zu tun.

— Matt Grum
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Viele Designs haben Elemente, die komplexer als parabolisch sind.

— Skaperen

Es reicht jedoch aus, das Glas auf eine drehmaschinenähnliche Vorrichtung zu stellen - es ist nicht so, dass asphärische Designs in Bezug auf die Mittelachse asymmetrisch sind. Sicher, Sie könnten einen "runden" Topf von Hand bekommen, aber perfekt kugelförmig? Sogar kugelförmige Elemente werden mit viel, viel höherer Präzision geschliffen, als dies von Hand möglich ist.

— Billy ONeal

Eine sphärische Form beinhaltet jedoch eine sich drehende Linse, ein sich drehendes Rad und einen einzelnen Drehpunkt (wobei die Normalität automatisch durch den Drehpunkt erreicht wird). Ein asphärisches Element umfasst eine sich drehende Linse, ein sich drehendes Rad, einen sich bewegenden Drehpunkt und einen sich ständig ändernden Normalwinkel. Und einige asphärische Elemente sind viel asphärischer als andere; Die Komplexität der Kurve (selbst wenn Sie nur die Hälfte des Sagittalabschnitts berücksichtigen) kann erstaunlich sein.

@ BillyONeal: Eigentlich stimmt das nicht. Die Optik kann auf einer drehmaschinenähnlichen Maschine eingeschaltet werden, dies erzeugt jedoch keine hochwertigen Objektive, die Sie in einem SLR-Objektiv finden würden, selbst wenn es sich um ein billiges Objektiv handelt. Dieses Verfahren wird verwendet, um billige Kunststoffoptiken herzustellen (z. B. was Sie in einem Kinderspielzeug finden könnten) oder um eine Glasoptik vor dem Polieren vorzuformen. Auch hochwertige sphärische Optiken können von Hand hergestellt werden und sind es oft. Ein erfahrener Optikhersteller kann beim Handpolieren Oberflächenwerte in Nanometern erzielen.

— Colin K