Op de Nikon webpagina’s over research zijn vaak leuke dingen te lezen.
Zo ook deze: een nieuwe techniek voor het maken van lenselementen met een zeer hoge nauwkeurigheid en zeer complexe vorm.
Tot voor kort waren bij mij drie methoden bekend voor het maken van asferische lenselementen:
- het gebruik van een gegoten plastic lenselement die op een sferisch lenselement worden “gekitâ€,
- het vormen/smelten van glas met een speciale mal (een vondst van Nikon)
- en het conventionele slijpen gevolgd door polijsten.
De onderstaande plaatjes (met dank aan Nikon Pro) geven de twee laatst genoemde technieken nog eens grafisch weer.
©Nikon
De eerste methode van slijpen/polijsten is erg arbeidsintensief en het is dan ook geen wonder dat objectieven met dergelijke lenselementen (zoals bijv. de Noct Nikkor 58mm 1.2) erg kostbaar zijn.
Het gebruik van een gegoten plastic lenselement is een veel goedkopere techniek. Voor mij is onduidelijk welke nauwkeurigheid met deze techniek in de gladheid/vorm van het oppervlak kan worden gehaald en hoe deze lenselementen zich gedragen na langere blootstelling aan zonlicht. Maar de prijs is vaak wel extreem gunstig.
Over het smelten/vervormen van glas in een speciale mal, ontbreken mij ook verdere gegevens, maar het lijkt me minder nauwkeurig dan slijpen/polijsten.
Nieuwe methode: Plasma CVM:
In Japan zit men echter niet stil en een nieuwe methode voor het maken van zeer complexe lenselementen en spiegels is daar ontwikkeld: Plasma Chemical Vaporisation Machining of te wel Plasma CVM. Het is een uitvinding van professor Yuzo Mori, die verbonden is aan de Universiteit van Osaka. Samen met The Central Research Institute of the Electric Power Industry, The Osaka University Mori Research Laboratory heeft Nikon nu verder aan deze fabricagemethode (voor complexe lenselementen) gewerkt.
Hoe werkt deze techniek nu:
Het te behandelen lenselement wordt in een gasmengsel van Sulfer Fluoride (in chemische notatie: SF6) en Helium gebracht. Nabij een dunne elektrode die in het mengsel wordt gebracht wordt een plasma gecreerd waarbij SF6 dissocieert. De Fluoride ionen die hierbij ontstaan gaan een verbinding aan met de silicium (in chemische notatie Si) atomen van het glaselement en deze verbinding verdampt. Zo kunnen dus stukjes van het oppervlak contactloos worden verwijderd zonder dat materiaal spanningen en/of vervormingen worden veroorzaakt.
Hieronder is een plaatje van deze techniek (de elektrode, die contactloos over het lens oppervlak beweegt, heeft een diameter van 4mm).
©Nikon
De methode is uiterst nauwkeurig: Bij het maken van asferische lenzen is met de methode de vormnauwkeurigheid beter dan 0.1 micrometer, en de oppervlakteruwheid kan zelfs beter zijn dan 0.5 nanometer! Nikon heeft bij het maken van spiegel elementen met een diameter van 90 mm een vormnauwkeurigheid van 3 nanometer gehaald. Die 3 nanometer is ongeveer de hoogte van 20 atomen.
Vergelijkt men Plasma CVM met het conventionele slijpen/polijsten (zie onderstaande figuur) dan vallen twee dingen op:
©Nikon
a) de veel grotere hoeveelheid materiaal die (per uur) kan worden verwijderd t.o.v. polijsten, het werkt dus sneller (zie verticale as van de figuur)
b) de betere nauwkeurigheid die met plasma CVM kan worden gehaald in vergelijking met polijsten (zie horizontale as van de figuur).
Ook kan men met Plasma CVM nu lens elementen maken die voorheen onmogelijk waren.
Meer over de techniek is te lezen op deze link (tevens een zeer illustratief filmpje dat het proces nog eens laat zien).
De techniek lijkt door Nikon vooral te zijn ontwikkeld met het oog op het maken van steppers (objectieven die gebruikt worden bij het maken van chips). Maar goed bij sommige macro-enthousiasten zijn deze objectieven zeer gewild voor macrofotografie. De scherpte van die steppers is echt onovertroffen.
Tja, en dan zou je eigenlijk soms ook “gewone†fotografie objectieven van die kwaliteit willen. Sommige zullen het snob appeal noemen ….maar toch een autofocus Noct-Nikkor 50 mm 1.2 vervaardigd met deze techniek....
Amadeus Gould
