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
z8[H:W#G 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,光學設計與最終產品設計之間的妥協。 ~g1, !Wl 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。 yIIETE 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
HRV*x!|I 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，在電影里經常能夠看到。
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圖2、清朝照片
3 u*hT T 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。 CofH}- 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，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）
XY{:tR_al 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）
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風景物鏡雖然是依靠經驗、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。 'e]HP-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？ \V^*44+
<! 這段話，漏掉了一個重要的限定條件：“光闌在薄透鏡上�！� n}A?jOSAe 首先，透鏡很薄，不是厚透鏡；其次，光闌固定不變。 Ud#X@xK<h 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
#+" 4&:my 那么，風景物鏡到底是如何在子午面內，獲得平直的像面的呢？ e8WEz
4r_ 理論公式太枯燥，且晦澀難懂，我們先根據圖表講解。 f<89$/w 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，不發(fā)生變化。 HK0::6n{ 這個位置，就是我們要尋找的放置光闌的位置。根據曲線走向，可以預判出：光闌放置在B或D附近，子午面內的場曲曲線將趨于平直，從而獲得較平的像面。 \&iil =H8! 為了獲取接近最優(yōu)的設計結果，我們可以多繪制幾幅與圖5類似的光闌位置與像高關系圖。如圖6示。
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