عدسة تكبير

This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. Find sources: "Zoom lens" – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (September 2012) (Learn how and when to remove this message)

عدسة التكبير/التصغير هي نظام من عناصر عدسة الكاميرا التي يمكن من خلالها تغيير البعد البؤري (وبالتالي زاوية الرؤية )، على عكس عدسة ذات طول بؤري ثابت (FFL) ( عدسة أساسية ).

عدسة التكبير الحقيقية أو عدسة التكبير البصري هي نوع من العدسات ذات البعد البؤري الثابت ، وهي العدسات التي تحافظ على التركيز عندما يتغير طولها البؤري. ^[1] لا تحافظ معظم عدسات التكبير الاستهلاكية على التركيز البؤري المثالي، ولكنها لا تزال شبه بؤرية. تستخدم معظم هواتف الكاميرا التي يتم الإعلان عنها على أنها ذات تكبير بصري في الواقع بضع كاميرات ذات طول بؤري ثابت ومختلف، مقترنة بالتكبير الرقمي لإنشاء نظام هجين.

إن الراحة التي توفرها خاصية البعد البؤري المتغير تأتي على حساب التعقيد - وبعض التنازلات فيما يتعلق بجودة الصورة والوزن والأبعاد والفتحة وأداء التركيز البؤري التلقائي والتكلفة. على سبيل المثال، تعاني جميع عدسات التكبير من فقدان طفيف على الأقل، إن لم يكن كبيرًا، لدقة الصورة عند أقصى فتحة لها ، وخاصة في أقصى مدى لبعدها البؤري. يظهر هذا التأثير بوضوح في زوايا الصورة، عند عرضها بتنسيق كبير أو بدقة عالية. وكلما زاد مدى البعد البؤري الذي توفره عدسة التكبير، كلما أصبحت هذه التنازلات مبالغًا فيها. ^[2]

غالبًا ما يتم وصف عدسات التكبير بنسبة أطول أطوالها البؤرية إلى أقصرها. على سبيل المثال، يمكن وصف عدسة التكبير ذات الأطوال البؤرية التي تتراوح من 100 مم إلى 400 مم بأنها عدسة تكبير 4:1 أو "4×". يستخدم مصطلح superzoom أو hyperzoom لوصف عدسات التكبير الفوتوغرافية ذات عوامل الطول البؤري الكبيرة جدًا، والتي عادة ما تكون أكثر من 5× وتتراوح حتى 19× في عدسات الكاميرات SLR و22× في الكاميرات الرقمية للهواة . يمكن أن تصل هذه النسبة إلى 300× في عدسات الكاميرات التلفزيونية الاحترافية. ^[3] اعتبارًا من عام 2009، لا يمكن لعدسات التكبير الفوتوغرافية التي تتجاوز حوالي 3× أن تنتج جودة تصوير على قدم المساواة مع العدسات الأولية . التكبير بفتحة سريعة ثابتة (عادةًف /2.8 أوف /تقتصر الكاميرات الرقمية (2.0) عادةً على نطاق التكبير هذا. يكون تدهور الجودة أقل وضوحًا عند تسجيل الصور المتحركة بدقة منخفضة، وهذا هو السبب في أن عدسات الفيديو والتلفزيون الاحترافية قادرة على تقديم نسب تكبير عالية. عدسات التلفزيون ذات نسب التكبير العالية معقدة، مع عشرات العناصر البصرية، والتي غالبًا ما يزيد وزنها عن 25 كجم (55 رطلاً). ^[4] يمكن للتصوير الرقمي أيضًا استيعاب الخوارزميات التي تعوض عن العيوب البصرية، سواء داخل معالجات الكاميرا أو برامج ما بعد الإنتاج.

بعض عدسات التكبير الفوتوغرافي هي عدسات ذات تركيز طويل ، مع أطوال بؤرية أطول من العدسة العادية ، وبعضها عدسات ذات زاوية واسعة (أعرض من الطبيعي )، والبعض الآخر يغطي نطاقًا من الزاوية الواسعة إلى التركيز الطويل. العدسات في المجموعة الأخيرة من عدسات التكبير، والتي يشار إليها أحيانًا باسم عدسات التكبير "العادية"، حلت محل ^عدسة البعد البؤري الثابت كاختيار عدسة واحدة شائع في العديد من الكاميرات المعاصرة. عادةً ما تشير العلامات الموجودة على هذه العدسات إلى ^{W و} T لـ " واسعة" و"تليفوتوغرافي". تم تسمية التليفوتوغرافي لأن البعد البؤري الأطول الذي توفره العدسة المشتتة السلبية أطول من مجموعة العدسات الإجمالية (العدسة المشتتة السلبية تعمل كـ "مجموعة تليفوتوغرافية"). ^[5]

تسمح بعض الكاميرات الرقمية بقص وتكبير الصورة الملتقطة، من أجل محاكاة تأثير عدسة تكبير ذات طول بؤري أطول (زاوية رؤية أضيق). يُعرف هذا عادةً بالتقريب الرقمي وينتج صورة ذات دقة بصرية أقل من التقريب البصري. يمكن الحصول على نفس التأثير تمامًا باستخدام برنامج معالجة الصور الرقمية على الكمبيوتر لقص الصورة الرقمية وتكبير المنطقة المقصوصة. تحتوي العديد من الكاميرات الرقمية على كلا الأمرين، حيث يتم الجمع بينهما باستخدام التقريب البصري أولاً، ثم التقريب الرقمي.

تُستخدم عدسات التكبير والتصغير الفائق بشكل شائع مع الكاميرات الثابتة وكاميرات الفيديو وكاميرات الأفلام وأجهزة العرض وبعض المناظير والمجاهر والتلسكوبات والمناظير التلسكوبية وغيرها من الأدوات البصرية . بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام الجزء غير البؤري من عدسة التكبير والتصغير كمنظار بتكبير متغير لصنع موسع شعاع قابل للتعديل. يمكن استخدام هذا، على سبيل المثال ، لتغيير حجم شعاع الليزر بحيث يمكن تغيير إشعاع الشعاع.

استُخدمت الأشكال المبكرة من عدسات التكبير في التلسكوبات البصرية لتوفير تباين مستمر لتكبير الصورة ، وقد تم الإبلاغ عن ذلك لأول مرة في وقائع الجمعية الملكية في عام 1834. كما تضمنت براءات الاختراع المبكرة للعدسات المقربة عناصر عدسات متحركة يمكن تعديلها لتغيير البعد البؤري الكلي للعدسة. تسمى العدسات من هذا النوع الآن عدسات متغيرة البؤرة ، لأنه عندما يتغير البعد البؤري، يتحرك موضع المستوى البؤري أيضًا، مما يتطلب إعادة تركيز العدسة بعد كل تغيير.

أول عدسة تكبير حقيقية ، والتي احتفظت بتركيز شبه حاد أثناء تغيير البعد البؤري الفعال لتجميع العدسة، تم تسجيل براءة اختراعها في عام 1902 بواسطة كلايل سي ألين ( براءة اختراع أمريكية رقم 696،788 ). ^{[7] : 155} يمكن رؤية الاستخدام المبكر لعدسة التكبير في السينما في اللقطة الافتتاحية لفيلم "It" بطولة كلارا بو، من عام 1927. كان أول إنتاج صناعي هو عدسة Bell and Howell Cooke "Varo" 40–120 مم لكاميرات الأفلام مقاس 35 مم والتي تم تقديمها في عام 1932. ^{[7] : 156} كانت عدسة التكبير التلفزيونية المبكرة الأكثر إثارة للإعجاب هي VAROTAL III، من Rank Taylor Hobson من المملكة المتحدة والتي تم تصنيعها في عام 1953.

• 
  عدسة فويغتلاندر زومار من شركة كيلفت، 36-82 ملمف /2.8
• 
  مقطع عرضي لعدسة تكبير فوجي نون XF100-400 مم
• 
  كاميرا كانون بفتحة عدسة 35~70ف /2.8~3.5عدسة تكبير/تصغير. تتمثل ميزة عدسة التكبير/التصغير في المرونة، ولكن عيبها هو الجودة البصرية. تتمتع العدسات الأولية بجودة صورة أعلى بالمقارنة.

عدسة Kilfitt 36–82 mm/2.8 Zoomar التي تم تقديمها في عام 1959 كانت أول عدسة متغيرة البؤرة في الإنتاج العادي للتصوير الفوتوغرافي الثابت مقاس 35 مم . ^[8] تم تصميم أول عدسة تكبير فيلم حديثة، Pan-Cinor، حوالي عام 1950 بواسطة Roger Cuvillier ، وهو مهندس فرنسي يعمل لدى SOM-Berthiot. كان بها نظام تكبير تعويض بصري. في عام 1956، قدم بيير أنجينيو نظام التعويض الميكانيكي، مما يتيح التركيز الدقيق أثناء التكبير، في عدسته 17-68 مم لـ 16 مم التي تم إصدارها في عام 1958. في نفس العام، تم استخدام النموذج الأولي لإصدار 35 مم من Angénieux 4x zoom، 35-140 مم لأول مرة بواسطة مصور السينما روجر فيلوس لإنتاج جولي لاروس. في عام 1964، حصل أنجينيو على جائزة تقنية من أكاديمية الصور المتحركة لتصميم عدسات التكبير 10 إلى 1، بما في ذلك 12-120 ملم لكاميرات الأفلام 16 ملم و25-250 ملم لكاميرات الأفلام 35 ملم.

بسبب حجمها النسبي، لم يتم تصميم عدسة تكبير ذات أبعاد مضغوطة بشكل كافٍ حتى عام 1986 ووجدت طريقها أخيرًا إلى كاميرا مدمجة للمستهلك (نقطة التصوير والتقاط)، وهي Pentax Zoom 70.

منذ ذلك الحين، أدى التقدم في تصميم العدسات البصرية ، وخاصة استخدام أجهزة الكمبيوتر لتتبع الأشعة البصرية ، إلى جعل تصميم وبناء عدسات التكبير أسهل بكثير، وهي الآن تستخدم على نطاق واسع في التصوير الفوتوغرافي الاحترافي والهواة. ^{[7] : 167}

This section does not cite any sources. Please help improve this section by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. (February 2015) (Learn how and when to remove this message)

هناك العديد من التصميمات الممكنة لعدسات التكبير، وأكثرها تعقيدًا تتكون من أكثر من ثلاثين عنصرًا فرديًا للعدسات وأجزاء متحركة متعددة. ومع ذلك، تتبع معظمها نفس التصميم الأساسي. تتكون عمومًا من عدد من العدسات الفردية التي قد تكون ثابتة أو تنزلق محوريًا على طول جسم العدسة. وبينما يتغير تكبير عدسة التكبير، فمن الضروري التعويض عن أي حركة في المستوى البؤري للحفاظ على وضوح الصورة المركزة. يمكن إجراء هذا التعويض بوسائل ميكانيكية (تحريك مجموعة العدسات بالكامل أثناء تغير تكبير العدسة) أو بصريًا (ترتيب موضع المستوى البؤري بحيث يتغير بأقل قدر ممكن أثناء تكبير العدسة).

مخطط بسيط لعدسة تكبير يقسم التجميع إلى قسمين: عدسة تركيز مشابهة للعدسة الفوتوغرافية القياسية ذات البعد البؤري الثابت، مسبوقة بنظام تكبير غير بؤري ، وترتيب من عناصر العدسة الثابتة والمتحركة التي لا تركز الضوء، ولكنها تغير حجم شعاع الضوء الذي يمر من خلاله، وبالتالي التكبير الكلي لنظام العدسة.

في عدسة التكبير/التصغير البسيطة هذه ذات التعويض البصري، يتكون النظام اللابؤري من عدستين موجبتين (متقاربتين) متساويتين في البعد البؤري (عدسات L ₁ و L ₃ ) مع عدسة سالبة (متباعدة) ( L ₂ ) بينهما، مع طول بؤري مطلق أقل من نصف البعد البؤري للعدسات الموجبة. العدسة L ₃ ثابتة، ولكن يمكن تحريك العدستين L ₁ و L _{2 محوريًا في علاقة غير خطية معينة. تتم هذه الحركة عادةً من خلال ترتيب معقد من التروس والكامات في غلاف العدسة، على الرغم من أن بعض عدسات التكبير/التصغير الحديثة تستخدم} محركات تحكم عن طريق الكمبيوتر لإجراء هذا التموضع.

بينما تتحرك العدسة السالبة L ₂ من مقدمة العدسة إلى مؤخرتها، تتحرك العدسة L ₁ للأمام ثم للخلف في قوس مكافئ. وبذلك، يتغير التكبير الزاوي الكلي للنظام، مما يغير البعد البؤري الفعال لعدسة التكبير الكاملة. في كل من النقاط الثلاث الموضحة، يكون نظام العدسات الثلاث عديم البؤرة (لا يفرق الضوء ولا يتقارب)، وبالتالي لا يغير موضع المستوى البؤري للعدسة. بين هذه النقاط، لا يكون النظام عديم البؤرة تمامًا، ولكن الاختلاف في موضع المستوى البؤري يمكن أن يكون صغيرًا بما يكفي (حوالي ±0.01 مم في عدسة مصممة جيدًا) لعدم إحداث تغيير كبير في حدة الصورة.

إن إحدى القضايا المهمة في تصميم عدسات التكبير هي تصحيح الانحرافات البصرية (مثل الانحراف اللوني ، وبشكل خاص انحناء المجال ) عبر نطاق التشغيل الكامل للعدسة؛ وهذا أصعب بكثير في عدسات التكبير مقارنة بالعدسة الثابتة، والتي تحتاج فقط إلى تصحيح الانحرافات لطول بؤري واحد. كانت هذه المشكلة سببًا رئيسيًا للاعتماد البطيء على عدسات التكبير، حيث كانت التصميمات المبكرة أدنى بكثير من العدسات الثابتة المعاصرة ولا يمكن استخدامها إلا مع نطاق ضيق من أرقام f . لقد مكنت تقنيات التصميم البصري الحديثة من بناء عدسات تكبير ذات تصحيح جيد للانحراف عبر أطوال بؤرية وفتحات متغيرة على نطاق واسع.

في حين أن العدسات المستخدمة في تطبيقات التصوير السينمائي والفيديو مطلوبة للحفاظ على التركيز أثناء تغيير البعد البؤري، فلا يوجد مثل هذا المتطلب للتصوير الفوتوغرافي الثابت والعدسات المكبرة المستخدمة كعدسات إسقاط. نظرًا لأنه من الصعب إنشاء عدسة لا تتغير بؤرتها بنفس جودة الصورة مثل العدسة التي تتغير بؤرتها، فإن التطبيقات الأخيرة غالبًا ما تستخدم عدسات تتطلب إعادة التركيز بمجرد تغير البعد البؤري (وبالتالي فهي عدسات متغيرة البؤرة ، وليست عدسات تكبير). نظرًا لأن معظم الكاميرات الثابتة الحديثة تتميز بالتركيز التلقائي ، فإن هذه ليست مشكلة.

غالبًا ما يستبدل مصممو عدسات التكبير ذات نسب التكبير الكبيرة انحرافًا واحدًا أو أكثر من أجل الحصول على وضوح صورة أعلى. على سبيل المثال، يتم التسامح مع درجة أكبر من تشوه الأسطوانة والوسادة الدبوسية في العدسات التي تمتد على نطاق البعد البؤري من الزاوية الواسعة إلى المقربة بنسبة بؤرية تبلغ 10x أو أكثر مما هو مقبول في عدسة ذات طول بؤري ثابت أو عدسة تكبير بنسبة أقل. على الرغم من أن أساليب التصميم الحديثة كانت تعمل باستمرار على تقليل هذه المشكلة، فإن التشوه الأسطواني الذي يزيد عن واحد في المائة شائع في هذه العدسات ذات النسبة الكبيرة. هناك ثمن آخر يتم دفعه وهو أنه عند إعداد المقربة القصوى للعدسة يتغير البعد البؤري الفعال بشكل كبير بينما تركز العدسة على أشياء أقرب. يمكن أن ينخفض ​​البعد البؤري الظاهر إلى أكثر من النصف بينما تركز العدسة من اللانهاية إلى القرب المتوسط. بدرجة أقل، يُرى هذا التأثير أيضًا في العدسات ذات البعد البؤري الثابت التي تحرك عناصر العدسة الداخلية، بدلاً من العدسة بأكملها، لإحداث تغييرات في التكبير.

العديد من ما يسمى بعدسات "التكبير"، وخاصة في حالة الكاميرات ذات العدسات الثابتة، هي في الواقع عدسات متغيرة البؤرة ، مما يمنح مصممي العدسات مرونة أكبر في المقايضات التصميمية البصرية (نطاق البعد البؤري، والفتحة القصوى، والحجم، والوزن، والتكلفة) مقارنة بالتكبير البؤري الحقيقي، وهو أمر عملي بسبب التركيز التلقائي، ولأن معالج الكاميرا يمكنه تحريك العدسة للتعويض عن التغيير في موضع المستوى البؤري أثناء تغيير التكبير ("التكبير")، مما يجعل التشغيل مماثلًا بشكل أساسي للتكبير البؤري الحقيقي. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

• التكبير (صناعة الأفلام)
• كاميرا متحركة ذات تقريب وتكبير (PTZ)
• كاميرا فيديو احترافية
• عدسة زوومار
• سوبر زوم

حسب البعد البؤري

• عدسة ذات زاوية واسعة
• عدسة عادية
• عدسة مقربة

• Kingslake, R. (1960)، "تطوير عدسة التكبير". مجلة SMPTE 69 ، 534
• كلارك، إيه دي (1973)، عدسات التكبير، دراسات أحادية في البصريات التطبيقية رقم 7. آدم هيلدجر (لندن).
• مالاكارا، دانيال ومالاكارا، زكريا (1994)، دليل تصميم العدسات . شركة مارسيل ديكر ISBN 0-8247-9225-4 
• "ما هو الموجود داخل عدسة التكبير؟". Adaptall-2.com. 2005.