從風景物鏡（Landscape Lens）談起
— — 像差常用校正方法之透鏡彎曲與光闌移動
!xlVyt5e 簡述：以簡單的風景物鏡為例，詳細分析透鏡彎曲和光闌位置對像差校正的影響，簡要說明實際設計中各像差之間的取舍,光學設計與最終產(chǎn)品設計之間的妥協(xié)。 e#A B0-f 風景物鏡（Landscape Lens），并非只是拍攝風景的物鏡，在光學設計領域，是對一種典型鏡頭結構的特指。 s"'1|^od 采用風景物鏡的相機，體積較大，笨重，大概就是圖1中的樣子。
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圖1、采用風景物鏡的相機
[AU1JO`\" 使用風景物鏡拍攝照片時，需要的曝光時間很長，被拍攝者要正襟危坐。有時還要搞一個鎂光燈，鎂劇烈燃燒，發(fā)出強光的同時，冒一團煙……這些場景，在電影里經(jīng)常能夠看到。
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圖2、清朝照片
O-7 \qz 如圖3示，風景物鏡的光路結構很簡單，最簡單的就一片透鏡。 Cr&ua|%F 風景物鏡，是一種大視場小孔徑系統(tǒng)。因為相對孔徑較小，單位時間內(nèi)進光量少，因此需要的曝光時間很長。風景物鏡還有一個特點：像面平直，觀察圖3中光路，即可看出：在子午面內(nèi)，像面是平直的，大視場光線良好的匯聚在了底片所處位置。
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圖3、風景物鏡光路結構（實際中使用的風景物鏡光闌在右側(cè)）
4 64Z0C 如圖4示，普通單正透鏡，像面彎曲嚴重。大視場光線在像面左側(cè)較遠位置匯聚。在像面處光線發(fā)散，將形成了一個很大的彌散斑。
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圖4、普通單片正透鏡（像面彎曲嚴重）
u&<LW4 風景物鏡雖然是依靠經(jīng)驗、而不是理論計算設計出的鏡頭，但是，其中包含了很多光學設計的原理，以及對光學原理的巧妙應用。 7fVVU+y 在學習像差理論時，光學設計書籍上會講到：“正（負）透鏡焦距和玻璃材料固定時，匹茲伐和與像面彎曲幾乎是恒定的；正透鏡場曲曲線向左彎曲，負透鏡場曲曲線向右彎曲。”那么，為什么風景物鏡，僅僅采用一個單正透鏡，其像面可以校正為平直的呢？ 0+L5k !1D 這段話，漏掉了一個重要的限定條件：“光闌在薄透鏡上。” Ro1l:P)C` 首先，透鏡很薄，不是厚透鏡；其次，光闌固定不變。 M,9WF)p)V 有了這個條件的限制，一個正透鏡，在不修改材料的情況下，不論如何彎曲透鏡，最終獲得的像面，總是彎曲的，而且彎曲幅度變化不大，不可能變得平直。（對此結論有懷疑的，可以追跡下第一、第二近軸光線，計算下初級像差；或者直接在光學設計軟件里修改透鏡彎曲，查看場曲曲線）。
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圖5、光闌位置與像高關系圖
t;*'p 那么，風景物鏡到底是如何在子午面內(nèi)，獲得平直的像面的呢？ }vL [N~5\ 理論公式太枯燥，且晦澀難懂，我們先根據(jù)圖表講解。 MF1u8Yl:0 如圖5，圖中，橫坐標L為光闌位置；縱坐標H'為主光線在像面上的入射高度。從圖中曲線可以看出，在B和D附近，出現(xiàn)極值點。當光闌在B附近或者D附近移動時，像高在一個較小的移動區(qū)間內(nèi)，不發(fā)生變化。 [fb
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