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照相机构造原理（8）――标准镜头常用的形式

学院 原创2005-03-24
本文简单扼要介绍一般照相机标准镜头经常采用的光学结构形式。

一、单片或双胶合透镜构成的简易镜头

这种简易型镜头由于只采用单片或双胶合透镜构成，因此其像差不可能完善校正，孔径也很小，只能在强光下使用。但由于此类镜头价格特别低廉，特别是近年来已普遍使用光学塑料（PMMA）替代光学玻璃，使其制造成本更为降低。因此，目前市场上的玩具相机、一次性相机大多使用这种简易镜头。

二、三片三组柯克［Cooke］型镜头

早期由三片分离透镜组成的柯克型镜头，其光阑位于透镜之间，这种光学结构型式是镜头像差能得以初步校正的最简单结构，象质基本上满足一般普及型相机的要求（镜头等级为2～3级），且价格比较低。近几年来为了适应自动、袖珍照相机的发展，把通常三片型柯克镜头的光阑由镜头中间移至镜后，使透镜之间密接紧靠。由于光阑后移造成的光焦度失对称，使系统存在有较大的轴外球差，不得而已只能采取拦光的办法来保证像差，因此相对来说边缘照度较低，在设计及使用时都需要统筹兼顾。
为进一步降低成本，目前市场上的水货低档照相机大多用光学塑料透镜替代柯克型三片物镜中的某一片（大多为中间一片），此时其相对孔径只能做到1/4.5左右。

三、天塞［Tessar］型三组四片照相镜头

由柯克型发展起来的天塞型镜头，1902年起源于德国的蔡司光学工厂，最早是由著名光学专家鲁道夫（Rudolof）设计的。它用双胶合透镜组代替了柯克型镜头的第三片，所以镜头的相对孔径可以大大提高，在中等视场50°～60°情况下其相对孔径可做到1/3.5～1/2.8。它是目前国内中档或普及型照相机应用得最广的镜头结构形式。光阑位于第二、第三组之间，构成非对称结构型的正光焦度摄影物镜。引入的胶合透镜组使物镜的象散和轴外均得到了充分改善，因此特别适合于风景摄影。

四、双高斯物镜及其演变形式

双高斯物镜是在具有较大视场（大约40°左右）的物镜中，相对孔径最先达到F/2的一种物镜。加入的两个胶合面，使其有可能更好地消除像差。胶合面两边玻璃的色散尽管不同，但折射率近似相等，因此胶合面的加入对单色像差影响不大。基本对称的结构有利于彗差、畸变、倍率色差等垂轴像差的校正，光阑两侧各有一个强凹透镜，有利于球差和象散的校正。双高斯物镜的复杂化型式，主要是为了增加镜头的相对孔径或者是为了改善镜头的成像质量。最常见的方法是把前面或者后面的正透镜用两个单正透镜来代替。它可以使轴外的视场高级球差和轴上的孔径高级球差同时减小，可以在较大的视场情况下获得较高的成像质量。双高斯物镜的另一类复杂化形式是把前、后厚透镜中的胶合面，用分离曲面代替；或者同时把前面或后面的正透镜分成两个。
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