ATLAS 01玻璃的结构,
观看的历史
21 类代表性光路,从摄影起源到现代折叠镜头
ABSTRACT“完整”在这里指塑造摄影成像史的代表性结构族,而不是每份专利与派生公式;现代镜头往往是混合体,本馆按决定主光路、后焦、投影方式或镜组运动关系的架构归类
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佩兹伐人像结构
前部胶合消色差双片与空气间隔后组围绕光阑排列,以速度优先
镜头特点在早期摄影中拥有极高通光能力,中央锐利
- 取舍
- 场曲、暗角与边缘像散明显,形成旋转式柔化边缘
- 典型镜头
- Voigtländer–Petzval Portrait Lens
快速直线结构
两组近似镜像的胶合消色差双片夹住中央光阑
镜头特点对称性抑制横向色差、彗差和几何畸变
- 取舍
- 仍有场曲与像散,最大光圈通常不高
- 典型镜头
- Dallmeyer Rapid Rectilinear
达戈尔双消像散
中央光阑两侧各一组胶合三片,以六片两组实现近似对称
镜头特点空气接触面很少,同时获得宽视场与低畸变
- 取舍
- 大型胶合组制造困难,速度与近摄修正受限
- 典型镜头
- C. P. Goerz Dagor Series III 125mm f/6.8
库克三片式
正—负—正三枚空气间隔镜片,在极少元件下平衡五种初级像差
镜头特点结构精炼、成本低,是大量定焦与放大镜头的母型
- 取舍
- 大光圈或宽视场时边角修正迅速变难
- 典型镜头
- Taylor Hobson Cooke Triplet Series III
天塞
前正单片、中央负单片与后胶合负正双片构成四片三组
镜头特点紧凑、反差高、成本合理,适合标准与饼干镜头
- 取舍
- 经典版本速度有限,开放光圈边角相对薄弱
- 典型镜头
- Carl Zeiss Jena Tessar 50mm f/2.8
双高斯/普拉纳
中央光阑两侧由近似镜像的高斯半组构成,外正内负
镜头特点适合大光圈,畸变低、像面较平,是现代标准镜头的核心祖型
- 取舍
- 极大光圈下球差、轴向色差与彗差难以同时压低
- 典型镜头
- ZEISS Planar T* 50mm f/1.4
松纳
厚复合镜组与较少空气—玻璃界面换来紧凑的大光圈结构
镜头特点体积紧凑、速度高、天然反差和抗眩光表现好
- 取舍
- 厚胶合组复杂,标准焦段后焦短,不利于传统单反
- 典型镜头
- Carl Zeiss Sonnar 50mm f/1.5
对称广角/比奥刚
正光焦度核心被大型负弯月镜包围,整体近似对称并靠近像面
镜头特点几何畸变低,像场平坦,广角边缘修正优秀
- 取舍
- 后焦短且边缘入射角大,数码传感器可能出现暗角与色偏
- 典型镜头
- Carl Zeiss Biogon 21mm f/4.5
逆望远/反摄远
大型负前组加正后组,把主平面前移并延长后焦
镜头特点广角镜头仍可为反光镜、快门或传感器堆栈留出空间
- 取舍
- 不对称结构让桶形畸变、横向色差和前组尺寸更难控制
- 典型镜头
- Angénieux Retrofocus R1 35mm f/2.5
望远结构
正前组与负后组组合,使镜筒物理长度短于标称焦距
镜头特点以更短镜筒获得长焦距
- 取舍
- 轴向色差、枕形畸变和负后组误差放大更难修正
- 典型镜头
- AI Nikkor 300mm f/4.5 S
鱼眼投影
强负前组接收超大视场,以非直线投影换取 180° 或更大画角
镜头特点视角极大而结构相对紧凑,可选择不同角度—像高映射
- 取舍
- 直线弯曲是设计结果,凸出前片也更难保护与滤镜化
- 典型镜头
- OP Fisheye-Nikkor 10mm f/5.6
反射折射/折返镜头
凹主镜、凸次镜与校正透镜让光路在短镜筒中折返
镜头特点超长焦镜头显著缩短,反射部分本身没有色差
- 取舍
- 中央遮挡、固定光圈、环形焦外与鬼影是典型代价
- 典型镜头
- Reflex-Nikkor 500mm f/8 New
变焦结构
变倍组改变焦距,补偿组同步运动以维持焦面位置
镜头特点无需更换镜头即可连续改变画角
- 取舍
- 每个焦段与物距都要平衡像差、呼吸、尺寸和机械凸轮
- 典型镜头
- Zoom-Nikkor Auto 43–86mm f/3.5
浮动组微距
多个镜组按不同规律改变相对间距,而不是整副镜头一起伸出
镜头特点在近摄与高倍率下持续修正球差、像散与场曲
- 取舍
- 机械控制复杂,有效光圈与焦距呼吸变化明显
- 典型镜头
- Canon MP-E 65mm f/2.8 1–5X Macro
移轴/倾角
镜头光轴可相对传感器平移或倾斜,并覆盖明显更大的像场
镜头特点校正建筑透视,并借助 Scheimpflug 几何旋转清晰平面
- 取舍
- 体积与操作复杂,大幅移动时暗角和边角像差增加
- 典型镜头
- Canon TS-E 24mm f/3.5L II
变形宽银幕
柱面或环曲面镜组让水平与垂直方向拥有不同光焦度
镜头特点在有限画幅上记录更宽视场,并形成椭圆焦外与水平光斑
- 取舍
- 需要反变形,像散、呼吸和双轴对焦更复杂
- 典型镜头
- Panavision Primo Anamorphic 50mm T2
衍射光学 DO/PF
镜组加入衍射光栅,以与普通玻璃相反方向的色散修正色差
镜头特点长焦镜头可以更短、更轻,并强力校正色差
- 取舍
- 环状逆光眩光、入射角敏感与高制造精度是代价
- 典型镜头
- Canon EF 400mm f/4 DO IS II USM
折叠/潜望式
棱镜把长焦光路折进机身平面,镜组与传感器沿机身长边排列
镜头特点在很薄的设备中实现较长等效焦距
- 取舍
- 反射损耗、装调公差、光圈与防抖空间受到限制
- 典型镜头
- iPhone 15 Pro Max 120mm tetraprism camera
远心结构
将选定一侧的瞳位置置于无穷远,使主光线近似平行于光轴
镜头特点物距变化时倍率近乎不变,透视与视差小,适合测量
- 取舍
- 真正物方远心需要大前片,数值孔径、视场、体积与成本受限
- 典型镜头
- Edmund Optics 0.5× SilverTL Telecentric Lens
内对焦/后对焦
只移动镜筒内部的一组或数组,前组和镜筒长度保持不变
镜头特点移动质量小、自动对焦快、滤镜不旋转且外形稳定
- 取舍
- 焦距呼吸与近摄像差控制更复杂
- 典型镜头
- AF-S Zoom-Nikkor 80–200mm f/2.8D IF-ED
光学防抖组
陀螺仪检测角位移,补偿镜组垂直于光轴移动,把焦点送回传感器中心
镜头特点降低手持角抖动造成的模糊
- 取舍
- 耗电、控制与装调复杂,也不能冻结主体运动
- 典型镜头
- Canon EF 75–300mm f/4–5.6 IS USM