ऑप्टिकल सिस्टीममध्ये इमेजिंग कामगिरीचा एक महत्त्वाचा निर्धारक लेन्स घटकांची संख्या आहे आणि एकूण डिझाइन फ्रेमवर्कमध्ये ती मध्यवर्ती भूमिका बजावते. आधुनिक इमेजिंग तंत्रज्ञान जसजसे पुढे येत आहे तसतसे वापरकर्त्यांना प्रतिमा स्पष्टता, रंग निष्ठा आणि बारीक तपशील पुनरुत्पादनाची मागणी तीव्र झाली आहे, ज्यामुळे वाढत्या कॉम्पॅक्ट भौतिक आवरणांमध्ये प्रकाश प्रसारावर अधिक नियंत्रण आवश्यक झाले आहे. या संदर्भात, लेन्स घटकांची संख्या ऑप्टिकल सिस्टम क्षमता नियंत्रित करणाऱ्या सर्वात प्रभावशाली पॅरामीटर्सपैकी एक म्हणून उदयास येते.
प्रत्येक अतिरिक्त लेन्स घटक स्वातंत्र्याची वाढीव डिग्री सादर करतो, ज्यामुळे प्रकाशाच्या मार्गावर अचूक हाताळणी आणि लक्ष केंद्रित करण्याच्या वर्तनाची परवानगी मिळते. ही वाढलेली डिझाइन लवचिकता केवळ प्राथमिक इमेजिंग मार्गाचे ऑप्टिमायझेशन सुलभ करत नाही तर अनेक ऑप्टिकल विकृतींमध्ये लक्ष्यित सुधारणा करण्यास देखील अनुमती देते. प्रमुख विकृतींमध्ये गोलाकार विकृती समाविष्ट आहे - जेव्हा सीमांत आणि पॅराक्सियल किरण एका सामान्य केंद्रबिंदूवर एकत्रित होण्यास अयशस्वी होतात तेव्हा उद्भवते; कोमा विकृती - बिंदू स्त्रोतांच्या असममित डाग म्हणून प्रकट होते, विशेषतः प्रतिमेच्या परिघाकडे; दृष्टिवैषम्यता - परिणामी अभिमुखता-आधारित फोकस विसंगती; फील्ड वक्रता - जिथे प्रतिमा समतल वक्र होते, ज्यामुळे निकृष्ट धार फोकससह तीक्ष्ण केंद्र प्रदेश होतात; आणि भौमितिक विकृती - बॅरल- किंवा पिनकुशन-आकाराच्या प्रतिमा विकृती म्हणून दिसून येते.
शिवाय, मटेरियल डिस्पर्शनमुळे होणारे रंगीत विकृती - अक्षीय आणि पार्श्विक दोन्ही - रंग अचूकता आणि कॉन्ट्रास्टशी तडजोड करतात. अतिरिक्त लेन्स घटक समाविष्ट करून, विशेषतः सकारात्मक आणि नकारात्मक लेन्सच्या धोरणात्मक संयोजनाद्वारे, या विकृती पद्धतशीरपणे कमी केल्या जाऊ शकतात, ज्यामुळे दृश्याच्या क्षेत्रात इमेजिंग एकरूपता सुधारते.
उच्च-रिझोल्यूशन इमेजिंगच्या जलद विकासामुळे लेन्स जटिलतेचे महत्त्व आणखी वाढले आहे. उदाहरणार्थ, स्मार्टफोन फोटोग्राफीमध्ये, फ्लॅगशिप मॉडेल्स आता CMOS सेन्सर्सना 50 दशलक्षांपेक्षा जास्त पिक्सेल काउंट असलेले, काही 200 दशलक्षांपर्यंत पोहोचतात, तसेच पिक्सेल आकार सतत कमी होत जातात. या प्रगतीमुळे घटना प्रकाशाच्या कोनीय आणि अवकाशीय सुसंगततेवर कठोर आवश्यकता लादल्या जातात. अशा उच्च-घनता सेन्सर अॅरेच्या रिझोल्व्हिंग पॉवरचा पूर्णपणे वापर करण्यासाठी, लेन्सना विस्तृत अवकाशीय वारंवारता श्रेणीमध्ये उच्च मॉड्युलेशन ट्रान्सफर फंक्शन (MTF) मूल्ये प्राप्त करणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे बारीक पोतांचे अचूक प्रस्तुतीकरण सुनिश्चित होते. परिणामी, पारंपारिक तीन- किंवा पाच-घटक डिझाइन आता पुरेसे नाहीत, ज्यामुळे 7P, 8P आणि 9P आर्किटेक्चर सारख्या प्रगत बहु-घटक कॉन्फिगरेशनचा अवलंब करण्यास प्रवृत्त केले जाते. हे डिझाइन तिरकस किरण कोनांवर उत्कृष्ट नियंत्रण सक्षम करतात, सेन्सर पृष्ठभागावर जवळजवळ सामान्य घटनांना प्रोत्साहन देतात आणि मायक्रोलेन्स क्रॉसटॉक कमी करतात. शिवाय, एस्फेरिक पृष्ठभागांचे एकत्रीकरण गोलाकार विकृती आणि विकृतीसाठी सुधारणा अचूकता वाढवते, एज-टू-एज तीक्ष्णता आणि एकूण प्रतिमा गुणवत्ता लक्षणीयरीत्या सुधारते.
व्यावसायिक इमेजिंग सिस्टीममध्ये, ऑप्टिकल एक्सलन्सची मागणी आणखी जटिल उपायांना चालना देते. हाय-एंड डीएसएलआर आणि मिररलेस कॅमेऱ्यांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या मोठ्या-अपर्चर प्राइम लेन्स (उदा., f/1.2 किंवा f/0.95) त्यांच्या उथळ खोलीच्या क्षेत्रामुळे आणि उच्च प्रकाश थ्रूपुटमुळे गंभीर गोलाकार विकृती आणि कोमाला बळी पडतात. या प्रभावांना तोंड देण्यासाठी, उत्पादक नियमितपणे प्रगत साहित्य आणि अचूक अभियांत्रिकीचा वापर करून 10 ते 14 घटकांचा समावेश असलेले लेन्स स्टॅक वापरतात. रंगीत फैलाव दाबण्यासाठी आणि रंगीत फ्रिंगिंग दूर करण्यासाठी कमी-विच्छेदन काच (उदा., ED, SD) धोरणात्मकरित्या तैनात केली जाते. अॅस्फेरिक घटक अनेक गोलाकार घटकांची जागा घेतात, वजन आणि घटकांची संख्या कमी करताना उत्कृष्ट विकृती सुधारणा साध्य करतात. काही उच्च-कार्यक्षमता डिझाइनमध्ये लक्षणीय वस्तुमान न जोडता रंगीत विकृती आणखी दाबण्यासाठी डिफ्रॅक्टिव्ह ऑप्टिकल घटक (DOEs) किंवा फ्लोराईट लेन्स समाविष्ट असतात. अल्ट्रा-टेलीफोटो झूम लेन्समध्ये—जसे की ४०० मिमी f/४ किंवा ६०० मिमी f/४—ऑप्टिकल असेंब्ली २० वैयक्तिक घटकांपेक्षा जास्त असू शकते, ज्यामध्ये फ्लोटिंग फोकस यंत्रणा एकत्रित केल्या जातात ज्यामुळे जवळून फोकसपासून अनंतापर्यंत प्रतिमा गुणवत्ता सुसंगत राहते.
हे फायदे असूनही, लेन्स घटकांची संख्या वाढल्याने अभियांत्रिकीमध्ये लक्षणीय तडजोड होते. प्रथम, प्रत्येक एअर-ग्लास इंटरफेस अंदाजे ४% परावर्तन नुकसानास कारणीभूत ठरतो. अत्याधुनिक अँटी-रिफ्लेक्टिव्ह कोटिंग्जसह - नॅनो-स्ट्रक्चर्ड कोटिंग्ज (ASC), सब-वेव्हलेन्थ स्ट्रक्चर्स (SWC) आणि मल्टी-लेयर ब्रॉडबँड कोटिंग्जसह - संचयी ट्रान्समिटन्स नुकसान अपरिहार्य राहते. जास्त घटकांची संख्या एकूण प्रकाश प्रसारणाला कमी करू शकते, सिग्नल-टू-नॉइज रेशो कमी करू शकते आणि विशेषतः कमी-प्रकाश वातावरणात, फ्लेअर, धुके आणि कॉन्ट्रास्ट रिडक्शनची संवेदनशीलता वाढवू शकते. दुसरे म्हणजे, उत्पादन सहनशीलता वाढत्या प्रमाणात मागणीत येते: प्रत्येक लेन्सची अक्षीय स्थिती, झुकाव आणि अंतर मायक्रोमीटर-स्तरीय अचूकतेमध्ये राखले पाहिजे. विचलनामुळे अक्षाबाहेरील विकृती कमी होऊ शकते किंवा स्थानिकीकृत अस्पष्टता येऊ शकते, उत्पादन जटिलता वाढू शकते आणि उत्पन्न दर कमी होऊ शकतात.
याव्यतिरिक्त, जास्त लेन्स काउंटमुळे सामान्यतः सिस्टमची व्हॉल्यूम आणि वस्तुमान वाढते, जे ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्समधील लघुकरणाच्या अनिवार्यतेशी विसंगत आहे. स्मार्टफोन, अॅक्शन कॅमेरे आणि ड्रोन-माउंटेड इमेजिंग सिस्टीम सारख्या जागेच्या मर्यादा असलेल्या अनुप्रयोगांमध्ये, उच्च-कार्यक्षमता ऑप्टिक्सला कॉम्पॅक्ट फॉर्म घटकांमध्ये एकत्रित करणे हे एक मोठे डिझाइन आव्हान आहे. शिवाय, ऑटोफोकस अॅक्च्युएटर्स आणि ऑप्टिकल इमेज स्टॅबिलायझेशन (OIS) मॉड्यूल्स सारख्या यांत्रिक घटकांना लेन्स ग्रुप हालचालीसाठी पुरेसा क्लिअरन्स आवश्यक असतो. जास्त जटिल किंवा खराब व्यवस्था केलेले ऑप्टिकल स्टॅक अॅक्च्युएटर स्ट्रोक आणि प्रतिसादक्षमतेला मर्यादित करू शकतात, ज्यामुळे फोकसिंग गती आणि स्थिरीकरण कार्यक्षमता धोक्यात येते.
म्हणून, व्यावहारिक ऑप्टिकल डिझाइनमध्ये, लेन्स घटकांची इष्टतम संख्या निवडण्यासाठी एक व्यापक अभियांत्रिकी व्यापार-विश्लेषण आवश्यक आहे. डिझाइनर्सना लक्ष्य अनुप्रयोग, पर्यावरणीय परिस्थिती, उत्पादन खर्च आणि बाजारातील भिन्नता यासारख्या वास्तविक-जगातील मर्यादांसह सैद्धांतिक कामगिरी मर्यादा जुळवाव्या लागतात. उदाहरणार्थ, मास-मार्केट डिव्हाइसेसमध्ये मोबाइल कॅमेरा लेन्स सामान्यतः कामगिरी आणि खर्च-कार्यक्षमतेचे संतुलन राखण्यासाठी 6P किंवा 7P कॉन्फिगरेशन स्वीकारतात, तर व्यावसायिक सिनेमा लेन्स आकार आणि वजनाच्या खर्चावर अंतिम प्रतिमा गुणवत्तेला प्राधान्य देऊ शकतात. त्याच वेळी, ऑप्टिकल डिझाइन सॉफ्टवेअरमधील प्रगती - जसे की झेमॅक्स आणि कोड व्ही - अत्याधुनिक मल्टीव्हेरिअबल ऑप्टिमायझेशन सक्षम करते, ज्यामुळे अभियंत्यांना परिष्कृत वक्रता प्रोफाइल, अपवर्तक निर्देशांक निवड आणि एस्फेरिक गुणांक ऑप्टिमायझेशनद्वारे कमी घटकांचा वापर करून मोठ्या प्रणालींशी तुलना करता येणारी कामगिरी पातळी प्राप्त करता येते.
शेवटी, लेन्स घटकांची संख्या ही केवळ ऑप्टिकल जटिलतेचे मोजमाप नाही तर इमेजिंग कामगिरीची वरची सीमा परिभाषित करणारा एक मूलभूत चल आहे. तथापि, उत्कृष्ट ऑप्टिकल डिझाइन केवळ संख्यात्मक वाढीद्वारे साध्य केले जात नाही, तर संतुलित, भौतिकशास्त्र-माहितीपूर्ण आर्किटेक्चरच्या जाणीवपूर्वक बांधकामाद्वारे साध्य केले जाते जे विकृती सुधारणा, प्रसारण कार्यक्षमता, संरचनात्मक कॉम्पॅक्टनेस आणि उत्पादनक्षमता यांचे सुसंवाद साधते. पुढे पाहता, नवीन सामग्रीमधील नवकल्पना - जसे की उच्च-अपवर्तक-निर्देशांक, कमी-विखुरलेले पॉलिमर आणि मेटामटेरियल - प्रगत फॅब्रिकेशन तंत्रे - ज्यामध्ये वेफर-लेव्हल मोल्डिंग आणि फ्रीफॉर्म पृष्ठभाग प्रक्रिया समाविष्ट आहे - आणि ऑप्टिक्स आणि अल्गोरिदमच्या सह-डिझाइनद्वारे संगणकीय इमेजिंग - "इष्टतम" लेन्स काउंटच्या प्रतिमानाला पुन्हा परिभाषित करण्याची अपेक्षा आहे, ज्यामुळे उच्च कार्यक्षमता, अधिक बुद्धिमत्ता आणि सुधारित स्केलेबिलिटी द्वारे वैशिष्ट्यीकृत पुढील पिढीच्या इमेजिंग सिस्टम सक्षम होतील.
पोस्ट वेळ: डिसेंबर-१६-२०२५