Embed Size (px)
Citation preview
Człowiek- najlepsza inwestycja
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Integracja zespołów optycznych i
optoelektronicznych
Leszek Wawrzyniuk
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektyw fotograficzny
Wymagania ogólne
bardzo dobra jakość obrazu (krzywizna pola, dystorsja, astygmatyzm),
duże kąty pola widzenia,
duża jasność,
zwykle układy wielosoczewkowe (bardzo często zmiennoogniskowe) o
ostrych tolerancjach centralności całego układu i zachowanych
odległościach między soczewkami z dokładnością do ±0,01mm,
zachowanie odległości płaszczyzny oporowej od ogniska obrazowego
(przy ustawieniu na nieskończoność powinno ono leżeć w płaszczyźnie
detektora),
znormalizowane złącze z korpusem (mechaniczne i elektryczne),
ruchy eksploatacyjne realizowane przez silniki i ręcznie,
opcyjna automatyzacja podstawowych funkcji z wynikami pomiarów
dostępnymi dla użytkownika,
inne wymagania typowe dla sprzętu powszechnego użytku
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektywy fotograficzne Canon EF
Podstawowe założenia projektowe
Wysoka jakość obrazu
Jednakowe odwzorowanie barw we wszystkich
obiektywach
Efekt naturalnego rozmycia
Funkcjonalność
Cicha praca
Niezawodność
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektywy fotograficzne Canon EF
Projektowanie obiektywów EF
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektywy fotograficzne Canon EF
Projektowanie obiektywów EF
Optymalizacja systemów ogniskowania
Soczewki asferyczne
Nowe materiały (fluoryt, szkła UD)
Wielowarstwowe dyfrakcyjne elementy optyczne
Powłoki antyrefleksyjne
Eliminacja odbić wewnętrznych
System stabilizacji obrazu
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektywy fotograficzne Canon EF
Optymalizacja systemów ogniskowania
Konstrukcja wielogrupowego
obiektywu zmiennoogniskowego
(EF 100-400mm f/4,5-5,6)
Precyzyjny pierścień krzywkowy
obiektywu zmiennoogniskowego
(EF 100-400mm, f/4,5-5,6)
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektywy fotograficzne Canon EF
Soczewki asferyczne
1971 – pierwszy obiektyw Canon z
soczewką asferyczną
1974 – seryjna produkcja soczewek
uzyskiwanych metodą szlifowania i
polerowania
1978 – technologia produkcji soczewek
asferycznych z tworzywa
1985 – technologia precyzyjnego
odlewania
1990 – technologia asferyzacji warstwą
żywicy nanoszonej na szklaną soczewkę
i utwardzanej promieniami UV
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektywy fotograficzne Canon EF
Materiały
Fluoryt – kryształ o bardzo małej dyspersji i
specyficznej wartości względnej dyspersji
częściowej umożliwiającej bardzo dobrą korekcję
chromatyzmu. Od dawna wykorzystywany w
konstrukcji obiektywów mikroskopowych. W
konstrukcji obiektywów fotograficznych Canon
stosuje soczewki fluorytowe w teleobiektywach
długoogniskowych
Szkła UD (ultra-low dispersion) wykorzystywane w
całej gamie obiektywów (zdecydowanie niższa cena
od fluorytu)
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektywy fotograficzne Canon EF
Wielowarstwowe dyfrakcyjne elementy optyczne
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektywy fotograficzne Canon EF
Wielowarstwowe dyfrakcyjne elementy optyczne
Korekcja aberracji chromatycznej w soczewce DO
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektywy fotograficzne Canon EF
Wielowarstwowe dyfrakcyjne elementy optyczne
Zmniejszanie wymiarów
układu optycznego za
pomocą soczewki DO
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektywy fotograficzne Canon EF
Wielowarstwowe dyfrakcyjne elementy optyczne
Kompaktowy obiektyw stałoogniskowy z soczewką DO
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektywy fotograficzne Canon EF
Powłoki antyrefleksyjne
Redukcja odbić od powierzchni soczewek
Wyrównanie balansu barw we wszystkich obiektywach
Trwałość odwzorowania barw
Ochrona powierzchni szkła
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektywy fotograficzne Canon EF
Eliminacja odbić od elementów obudowy
Powłoki i flokowanie
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektywy fotograficzne Canon EF
Eliminacja odbić od elementów obudowy
Ruchoma przysłona likwidująca efekt flary w obiektywie
EF 28-135mm f/3,5-5,6Wewnętrzne wyżłobienia blokujące
światło w obiektywie EF 24mm f/2,8
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektywy fotograficzne Canon EF
System stabilizacji obrazu
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektywy fotograficzne Canon EF
System stabilizacji obrazu
Czujnik żyroskopowy wykrywający drgania
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektywy fotograficzne Canon EF
System stabilizacji obrazu
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektywy fotograficzne Canon EF
System stabilizacji obrazu
Kontrola stabilizacji w trybie
2 systemu Image Stabilizer
Moduł Image Stabilizer
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektywy fotograficzne Canon EF
Konstrukcja tubusa - wymagania
utrzymanie położenia elementów obiektywu zgodnie z
wartościami projektu optycznego
optymalne usytuowanie mechanizmów napędowych
wymiary i masa optymalne z punktu widzenia mobilności
stabilność produkcji masowej
minimalizacja szkodliwych odbić światła
trwałość, wytrzymałość, odporność na wpływ warunków
zewnętrznych
interfejs mechaniczny i elektryczny z korpusem
szybka automatyczna regulacja ostrości, wygodna i precyzyjna
regulacja ręczna ,
instalacja mechanizmów USM, EMD, IS
koszt
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektywy fotograficzne Canon EF
Projektowanie obiektywów EF
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektywy fotograficzne Canon EF
Projektowanie obiektywów EF
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Obiektywy fotograficzne Canon EF
Tubusy i pierścienie krzywkowe
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Struktura systemu EOS
Sterowanie
Sterowanie wieloprocesorowe
Mechanizmy napędowe w pobliżu
poruszanych elementów
Elektroniczny transfer danych i
poleceń między korpusem,
obiektywem i lampą
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Struktura systemu EOS
Silnik w korpusie czy w obiektywie?
Ponieważ silnik musi wytrzymać obciążenie wszystkich typów
obiektywów wymiennych (w których moment obrotowy mechanizmu
ogniskowania może różnić się nawet 10-krotnie), system z silnikiem
w korpusie ma małą skuteczność.
Umieszczenie konwertera między obiektywem a korpusem
powoduje przerwanie połączenia mechanicznego używanego do
przenoszenia zasilania napędu funkcji AF, co wpływa na możliwość
późniejszego rozszerzenia systemu.
W przypadku aparatu, który musi zapewniać stałą wydajność w
każdym środowisku, od mrozów Arktyki do tropikalnych upałów,
poleganie na jednym silniku dla wszystkich obiektywów jest
niepożądane ze względu na odporność na warunki otoczenia i
żywotność.
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Napędy
Silniki USM
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Napędy
Silniki USM
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Napędy
Silniki USM
Konstrukcja pierścieniowego silnika USM
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Napędy
Silniki USM
Obrót wirnika wskutek sinusoidalnej propagacji fali
Drgania generowane przez ceramiczny
element piezoelektryczny
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Napędy
Silniki USM
Układ ceramicznego elementu piezoelektrycznego, spód stojana
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Napędy
Silniki MIKRO USM
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Napędy
Silniki MICRO USM
Element
piezoelektryczny
silnika Micro USM
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Napędy
Silniki MICRO USM
Zasada działania silnika Micro USM
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Napędy
Moduł EMD
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Napędy
AF a regulacja ręczna
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Napędy
AF a regulacja ręczna
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Testy prototypu
Po wykonaniu prototypu na podstawie rysunków technicznych obiektyw jest
drobiazgowo testowany w celu sprawdzenia, czy jego wydajność rzeczywiście
spełnia określone założenia.
Przeprowadzanych jest wiele różnych testów, między innymi porównanie z
istniejącymi produktami tej samej klasy; precyzyjny pomiar specyfikacji, takich jak
ogniskowa, otwór względny, poziom korekcji aberracji, skuteczność przysłony,
zdolność rozdzielcza, MTF (Funkcja przenoszenia modulacji) ibalans kolorów; próby
terenowe w różnych warunkach fotografowania; analizy efektów flary/zjawy; testy
funkcjonalności; testy odporności na temperaturę i wilgotność; testy odporności na
drgania; testy trwałości działania oraz testy pod kątem odporności na wstrząsy.
Informacje te są przekazywane do grupykonstrukcyjnej, a obiektyw jest
przeprojektowywany, dopóki wyniki testów nie będą spełniały standardów firmy
Canon.
Integracja zespołów
optycznych i
optoelektronicznych
L. Wawrzyniuk: „Systemy mechatroniczne”
Specyfika konstrukcji mechanicznej
zespołów optomechanicznych
Technologiczność konstrukcji
• skala produkcji,
• podział urządzenia na części ze względów technologicznych,
• wykorzystanie odpowiednich materiałów,
• technologiczność półfabrykatów i detali (odlewy, tłoczenie z blachy,
prasowanie z materiałów ceramicznych, proszki spiekane, obróbka
skrawaniem, tworzywa sztuczne i inne materiały),
• technologiczność sprawdzania,
• technologiczność montażu
Konstrukcja jest technologiczna, gdy przy założonej wielkości produkcji
umożliwia uzyskanie możliwie niskich kosztów przy zachowaniu
wymaganej jakości wykonania.
