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工業(yè)鏡頭設計溯源-原始鏡頭(上)

  • 來源:光虎

鏡頭的設計從何而來?

現(xiàn)代鏡頭設計中,很少能找到一支憑空誕生的鏡頭。實際上任何一支現(xiàn)代鏡頭,都可以向前追溯到六支鏡頭之一。這些原始鏡頭,或多或少都有自己的缺陷和優(yōu)勢,現(xiàn)代的鏡頭也同樣繼承了這些缺陷和優(yōu)勢。了解鏡頭的原始結構是一件很有趣的事情:從價格上來講,500元的佳能50mm f1.8 stm與 20000元的Cooke Speed Panchro 50/2采用了同樣的初始結構。從技術上來看:原始結構的相同使得佳能50mm f1.8 stm與 Cooke Speed Panchro 50/2它們都有很嚴重的球差。

自達蓋爾發(fā)明銀版攝影法之后。出現(xiàn)了大量各式各樣的鏡頭,但大部分鏡頭都在激烈的競爭中消失了。保留下來的6支鏡頭,為現(xiàn)代鏡頭的發(fā)展,奠定了基礎。接下來,我們將分別介紹這些鏡頭。

1.Petzval 鏡頭

1840年,Joseph Petzval教授發(fā)明了一種特別適合于人像拍攝的鏡頭,被稱作Petzval鏡頭,也叫Petzval人像鏡頭。Petzval鏡頭有很嚴重的球差,所以一般只用于小視場的情況。但正是由于Petzval鏡頭嚴重的球差,因禍得福:Petzval鏡頭在焦點區(qū)域非常清晰,離焦情況下,照片清晰度下降,若將你的拍攝主題放置于焦點位置,四周的環(huán)境呈現(xiàn)夢幻般的虛化狀態(tài)。

1-1 Petzval鏡頭 



2.Tessares鏡頭

人們對于對稱結構的喜愛在生活中隨處可見。在光學設計中也同樣喜愛對稱形式。對稱接口可以完美的消除或減弱像差。但有時候非對稱也有自己獨特的魅力。天塞鏡頭采用了四片三組式,其最大的特點是大反差和銳利,而且可以制作的非常小巧。由于上述優(yōu)點,天塞鏡頭多用于風光拍攝。該鏡頭除了上述優(yōu)點外,也有很多不可克服的缺點。如其很難制作大于F2.8光圈的鏡頭,非對稱結構難以控制像差。

1-2 Tessares鏡頭 


3.雙高斯鏡頭

1817年德國數(shù)學家、天文學家高斯,為了解決哥廷根天文臺觀測望遠鏡的像差問題,發(fā)明了高斯結構。1888年克拉克發(fā)現(xiàn)了用兩對高斯結構背對背,也可以成為一種有用的鏡頭,這種結構就是雙高斯。雙高斯的優(yōu)點是以做到更小的f/#,更大的視場。缺點是在原始版本分辨率不佳。到現(xiàn)在為止,雙高斯結構依然活躍在各個廠家的鏡頭之中。

1-3 雙高斯鏡頭 

在上面,我們提到幾乎所有現(xiàn)代鏡頭都是從6種基本鏡頭結構演化而來,而且這6種基本結構大多誕生于上世紀20年代前后。在第一期我們討論了前三種結構:和Petzval鏡頭、Tessares鏡頭、雙高斯。這三種結構幾乎是所有“標準定焦”鏡頭的“祖先”。了解鏡頭的原始結構,有助于我們理解為何一支現(xiàn)代鏡頭會有某些方面的成像特點。下一期我們將繼續(xù)討論剩下的三種結構。




【來源:光虎光學內(nèi)部培訓資料】



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