单玉镜头，简单然而又不简单

sunny9494 · 发表于 2016-8-5 16:20

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所谓单玉镜头，日语指只有一个镜组的简单镜头。
单玉镜头包括仅仅只有一片凸镜的镜头，和一片凸镜和一片凹镜胶合的镜头两类。

单玉镜头的历史可谓久远。
1588年意大利那波利的prota，最早发明了两面凸镜，lens的叫法应该归功于他。

1758年，J0hn Dollond经过详细的数学计算，发明了凸镜和凹镜胶合的复合镜头，这是世界上第一种拥有消色差功能的镜头。不过由于当时玻璃生产技术的限制，玻璃的均匀性较差，因此实际效果并不算理想。

1812年，William Hyde Wollaston发明了新月形凸镜meniscus lnes，据说这是受到眼镜镜片形状的启发，可以改善球面像差。不过这个镜头的桶状畸变还是比较大，消除各种色差的能力也比较弱。

1810年前后，德国人Joseph van Foranhofer改进了消色差胶合镜头。他还试制了萤石镜头，因为无法解决萤石的化学腐蚀问题而告失败。

1839年，法国人Charles Chevalier改进了胶合镜头，使之真正能应用于人像摄影。这个镜头被叫做Achromatic lens（消色差镜头）。不过它的球面像差和像场弯曲依旧没有得到解决。

1840-1841年间，终于有人想到将两组消色差镜头对称布置并将光阑置于两个镜组之间，成功地改善了球面像差和像场弯曲的问题。至此，镜头才真正具有实际使用意义，并派生出各类光学结构，一直发展到如今拥有复杂结构镜组的现代镜头。

不过，最近美国科学家正在试验使用新型消色差高折射率的合成树脂材料，并用计算机技术制造出具有非球面曲线的单个镜片的镜头，已经在监控镜头上得到实际应用。
看来，历史的发展真是螺旋形的，也许某天我们使用的镜头，又会回到只有一片镜片的时代呢。

一般单玉镜头用于早期的廉价相机上。最近用在LOMO相机上的也有出现。
举两个例子。
这是1950年英国制造的家用廉价版120胶片相机，meniscus。镜头为单组单片，焦距80mm，固定光圈F11。
像模像样的双镜头反光相机哦，还有小型版。

用这台相机于2010年拍摄的照片。经过这么多年，居然还能正常操作。

中心成像可以接受，边缘则不可避免地糊了。

再来一台。

1965年发售的富士卡Rapid-S简易35mm胶片相机。镜头为单组单片，焦距40mm，固定光圈F11。

所拍照片：

sunny9494 · 发表于 2016-8-5 17:04

谢谢版主

sdkb24 · 发表于 2016-8-5 17:32

有时候有个问题,为什么要两块镜粘在一起,不整块玻璃做成一起?

@枫丹白鹿 · 发表于 2016-8-5 19:27

长见识了，谢谢楼主的分享

sunny9494 · 发表于 2016-8-6 19:14

sdkb24 发表于 2016-8-5 17:32
有时候有个问题,为什么要两块镜粘在一起,不整块玻璃做成一起?

色差产生的原因：
从几何光学原理讲，单反镜头等效于一个单片凸透镜。由于光学材料都有色散--即对于光谱中波长不一样的色光，折射率不一致。因此，同一个镜片对于红光来说，焦距略微长一点；对于蓝光来说，焦距略为短一点。由于不同色光焦距不同，不能聚焦成一个完美的像点，所以成像模糊，这个就叫色差。
凹凸镜胶合消除色差的原理：
为了消除这种像差，一般用一片低色散、低折射率的冕牌玻璃(crown)做凸透镜，后面胶合一片高色散、高折射率的火石玻璃（flint）做凹透镜，两种镜片的色差性质刚好相反，胶合在一起就可以在很大程度上减轻色差。
要整块玻璃就能消除色差，一个办法就是使用低色散率的玻璃。过去德国镜头用的那种镧系稀土玻璃就是--它的色散低而且折射率高。色散率低了，那么带来的红蓝色差本身就小，加上高折射率的玻璃制造的镜片，同样的焦距其球面曲率可以做到很小，那么球面象差也就小。所以德国玻璃做的镜头好是有道理的！代价就是价格高。