De nieuwe richtlijn voor optiek ontwerp

Nog niet zo lang geleden gold als regel dat een kleinbeeld objectief met een grootste diafragma opening van f/2 kon worden ontworpen met zes lens elementen en een f/1.4 objectief kon goede prestaties leveren met zeven of hooguit acht lens elementen. Dit aantal elementen kon nog in een kleine vatting worden gepast. De norm was een kleine omvang, laag gewicht en behoorlijke prestaties. Olympus en Leica objectieven golden als voorbeeld en ook Canon en Nikon objectieven waren ontworpen met deze richtlijnen. De Zeiss ontwerpers, vaak al trendsetters (zie de MTF discussie) gooiden een knuppel in het hoenderhok met het Otus project: een rampzalige naam, maar zo is de marketing tegenwoordig. Het eerste objectief in de Otus lijn was de Otus 1,4/55 mm twaalf elementen en ook nog Autofocus, althans voor sommige camera modellen. Dat kunnen we nu negeren. De aandacht gaat uit naar het optisch ontwerp. In het verleden gold de stelling dat een scherptevlak maar op een plek mogelijk was en dat je bokeh kon krijgen als je rondom het scherptevlak een uitgerekte positie had waar de scherpte wel van plaats veranderde, maar niet van kwaliteit. De kwaliteit moest dan naar beneden maar dat was geen probleem voor hoog-lichtsterke objectieven. Dit is het kaustisch oppervlak, een soort parabool rondom het scherpte punt. Meer was niet mogelijk met het begrensde aantal elementen. Sinds de constructie van vario objectieven die veel lens elementen hebben, en een behoorlijk volume, werd duidelijk dat veel meer lens elementen twee oplossingen beiden: hoge scherpte in het beeldvlak en een prettige bokeh. De onscherpe achtergrond en voorgrond kon visueel aangenamer gemaakt worden door de onscherpte cirkels te voorzien van een andere lichtverdeling, lees andere beeldfouten. De nadruk op bokeh is mijns inziens volkomen overbodig maar het is nu eenmaal een trend bij het ontwerpen van objectieven, die niet meer weg te denken is.
een tweede trend is ook overduidelijk: meer lens elementen en meer volume geven de ontwerper meer speelruimte om een hoge optische kwaliteit te combineren met andere eigenschappen, zoals bokeh. Bovendien is een deel van de beeldkwaliteit verlegd van de optische kant naar de software kant. Zelfs Leica erkent dit. Een nieuw probleem doet zich nu gelden: een enkele ontwerper kon nog zeven of acht lens elementen overzien, met de hand berekenen en recent manipuleren in de computer. Met de vijftien elementen die nu standaard zijn voor de Japanse industrie is een variatie mogelijk van brandpunt-afstanden van 28 tot 90 mm. De grootte maakt het ook niks meer uit: dat is handig voor de vereenvoudiging van de fabricage. Maar eenaspect wordt vaak over het hoofd gezien: er is een team nodig om zo een complexe lijn van objectieven te ontwerpen! weg zijn de dagen dat je een objectief nog kon koppelen aan een ontwerper. Nu is een team van ontwerpers bezig om een reeks objectieven te ontwerpen. Vermoedelijk is er nog een regisseur die het overzicht heeft en de randvoorwaarden vastlegt. Die worden overigens in toenemende mate door de marketing afdeling bepaald.
We gaan een periode tegemoet waarin de kwaliteit van de objectieven steeds eenvormiger wordt, de grootte ook steeds zal groeien en uniform worden (wie ziet nog het verschil tussen een Zeiss, Leica of Sigma objectief) en de vingerafdruk die de vroegere objectieven kenmerkte wordt vervangen door een standaard die door de computer wordt voorgeschreven.

Engels/English

The new directive for optics design

Not so long ago, the rule was that a 35mm lens with a largest aperture of f/2 could be designed with six lens elements and an f/1.4 lens could perform well with seven or at most eight lens elements. This number of elements could still be fitted in a small mount. The standard was small size, low weight and decent performance. Olympus and Leica lenses were used as examples and Canon and Nikon lenses were also designed with these guidelines. The Zeiss designers, often already trendsetters (see the MTF discussion) threw a bat in the coop with the Otus project: a disastrous name, but so is marketing nowadays. The first lens in the Otus line was the Otus 1.4/55 mm twelve elements and also Autofocus, at least for some camera models. We can now ignore that. Attention is focused on the optical design. In the past, it was stated that a focus plane was only possible in one place and that you could get bokeh if you had a stretched position around the focus plane where the sharpness changed, but not of quality. The quality then had to go down but that was not a problem for high-light lenses. This is the caustic surface, a kind of parabola around the sharpness point. More was not possible with the limited number of elements. Since the construction of vario lenses that have a lot of lens elements, and a considerable volume, it became clear that many more lens elements have two solutions both: high sharpness in the image plane and a pleasant bokeh. The blurred background and foreground could be made more pleasant visually by changing the light distribution of the blurred circles, read other image errors. In my opinion, the emphasis on bokeh is completely superfluous, but it is a trend in lens design that cannot be ignored.
A second trend is also abundantly clear: more lens elements and more volume give the designer more room to combine a high optical quality with other properties, such as bokeh. Moreover, part of the image quality has shifted from the optical side to the software side. Even Leica recognizes this. A new problem now arises: a single designer was able to oversee seven or eight lens elements, calculate them by hand and manipulate them recently in the computer. With the fifteen elements now standard for the Japanese industry, a variation of focal lengths from 28 to 90 mm is possible. The size doesn't matter any more: that's convenient for the simplification of manufacturing. But one aspect is often overlooked: it takes a team to design a complex line of lenses! Gone are the days when you could still link an objective to a designer. Now a team of designers is working on a series of objectives. Presumably there is still a director who has the overview and determines the preconditions. Incidentally, these are increasingly determined by the marketing department.
We are approaching a period in which the quality of the objectives will become increasingly uniform, the size will also grow and become uniform (who can still see the difference between a Zeiss, Leica or Sigma objective) and the fingerprint that characterized the former objectives will be replaced by a standard prescribed by the computer.