carl zeiss的镜头历史

carl zeiss的镜头历史本

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文选取镜头,都是经卡尔蔡司基金会认定属蔡司公司原创设计的产品。我写这篇文章基于以下几点理由:首先,我对蔡司公司设计不同焦距的镜头时,或者设计焦距相同但最大光圈和外形尺寸相异的镜头时所采用的设计标准非常感兴趣。因为这个标准对镜头的光学品质会有直接影响,从中可以看出蔡司镜头的设计特点,可以为我购买新的镜头提供参考。第二,自1950年代著名的Biogon镜头问世之后,蔡司公司在镜头设计上鲜见如此完美之杰作。蔡司公司绝大部分现代镜头的设计都源自于对老镜头的改进,或者依然采用老镜头的光学设计但辅之以新型玻璃和多层镀膜技术。目前最常见的设计依然是几乎有100年历史的Tessar镜头。第三,我个人认为这是一个并不神秘,而且令人颇感兴趣的研究领域。获取有关数据资料是非常困难的。显然曾经出版过一些这方面的书籍,但我居住的地方的图书馆里却没有。我在本文中引用的数据资料绝大部分来自于一些“古董” 级的大片幅镜头FAQs和各种不同的康泰时、哈苏和禄莱的宣传资料,尽管那些宣传资料只会用含糊的语言来极尽吹捧之能事,而从未提及在设计上存在的潜在缺陷。最近,我拜读了鲁道夫金斯拉克(Rudolf Kingslake)的《摄影镜头的历史》(A History of the Photographic Lens),并据此书对我的数据资料进行了修订。不久我还会看到金斯拉克的另一著作《现代摄影镜头设计》(Modern Photographic Lens Design),但我必须承认我现在手头拥有的资料对于我的研究来说已经绰绰有余了。卡尔蔡司镜头的背景资料博士伦公司(Bausch & Lomb)曾经暂时以许可证授权方式在美国生产卡尔蔡司镜头。公司也同时研发了一些改进产品并获取技术专利。虽然由于美国向德国宣战,德国公司在美国的资产,包括不动产和知识产权,都被置于联邦托管状态下,这些专利依然获得了17年的有效期。在那个时期,美国联邦当局允许美国企业为了战争目的使用或者租借这些被托管的资产。徕卡纽约公司的维修设备就是一个典型的例子。ZF托管当局最初希望柯达公司利用这些维修设备工具和模具来仿制徕卡照相机。考虑为了避免在战后惹上法律纠纷,并且避免潜在的资金不稳现象发生,柯达公司很聪明地拒绝了这一要求(事实上在接受当局这一建议的企业中潜在的危机的确出现了)。卡尔蔡司公司1866年聘用了恩斯特阿贝(Ernst Abbe)帮助研制专用科学仪器。1880年,阿贝雇佣了奥托肖特(Otto Schott)来帮助他研制新型玻璃。二人共同在德国的耶纳(Jena)创建了耶纳玻璃厂(Jena Glassworks)。到1886年,他们已经拥有了44种不同类型的玻璃产品,其中有许多是新型玻璃。他们成功制造出第一块拥有高折射率的冕玻璃(crown glass)。新型玻璃的出现令可以产生无色散平面视场的镜头出现成为可能。著名的Tessar设计诞生于1902年,翌年即获得美国专利。1920年该专利保护失效,Tessar设计的多个不同改进设计被许多企业加以利用,如柯达公司的Ektar镜头和施耐德公司的Xenar镜头。1920年面世的徕卡著名的50mm f/3.5 Elamr镜头就是一款采用Tessar设计的镜头。自从莱兹公司于1925年推出第一款35毫米照相机后,蔡司公司的照相机分部意识到他们在小片幅照相机的研发上已经落后了。作为应对措施,一年后,蔡司公司收购了四家照相机制造企业,即依卡(Ica)、康提萨-内特尔(Contessa- Nettel)、埃尔尼曼(Ernemann)和戈尔茨(Goertz),在此基础上组建蔡司依康两合公司(Zeiss Ikon AG)。 1926年蔡司公司购并戈尔茨公司之后,设在美国的原戈尔茨公司分部遂成为独立企业,并更名为戈尔茨美国光学公司(Goertz American Optical Co.),继续生产Goertz牌镜头和研发新品。1964年,戈尔茨美国光学公司更名为戈尔茨光学有限公司(Goertz Optical Co. Inc.),1971年被科尔摩根公司(Kollmorgen)收购。1972年施耐德公司又购并了科尔摩根公司。世界上第一种具备商业实用价值的镜头镀膜技术是蔡司公司的斯玛库拉(A. Smakula)于1936年发明的。技术内容很简单,就是在玻璃表面采用沉降方法镀上一层很薄的氟化钙或者氟化镁。如果去浏览Contax的网页,其中关于历史的叙述会让您知道,蔡司公司并不是镜头镀膜概念和功能的最初提出者。1896年,丹尼斯泰勒(H. Dennis Taylor)发现,一些老镜头由于长期暴露在空气中,镜片的表面会自然形成一层雾化层,使镜头玻璃表现失去了光泽,但这些镜头的光线通透率却要高于那些镜片还带着研磨光泽的新出厂镜头。泰勒推测,也许是由于雾化层的折射率要低于镜头玻璃的折射率,导致镜头抑制了光线的反射,增加了光线的透射。1903 年,泰勒获得了历史上第一个镜片镀膜工艺专利。这是一种可靠性很差的化学工艺,或者叫“酸熏法”工艺,整个工艺流程产生的腐蚀性非常强。而蔡司公司(包括其他企业)研发的减少耀斑并增强反差的复杂镜头设计之所以可行,则是得益于更具实用性的镜片镀膜技术。而此前的镜头,虽然在设计上对像差和像散校正得非常好,但反差却令人难以接受。第二次世界大战期间,镜片镀膜技术被视为国家机密。直到战争结束之后,普通消费者才得以享受到这种技术对成像质量带来的改进。当时的镀膜技术只是单层镀膜,通常只能降低某一特定波长光线的反射率,其余波长的光线受到的影响很小。反映在光谱上,就是除了某一特定波长光线之外,其他波长光线的光谱或是被增强,或是被减弱。后来,多层镀膜技术的应用使得在整个光谱范围内通过镜头的所有波长光线的反射率都得到了均衡的抑制。徕兹公司是世界上第一家向普通消费者提供实用的多层镀膜镜头的企业。第二次世界大战结束后,盟军将蔡司公司的主要部门以及关键人物都从德累斯顿带到了西德,因为他们意识到,蔡司公司拥有的光学产品研发能力具有重要价值。当然,这也是“冷战”的需求——不能让这些技术被共-产主义阵营掌握。一同被带至西德的还有蔡司公司的所有法律文件,这是一个非常重要的环节!卡尔蔡司基金会后来可以顺利地对各种不同的商标——比如Zeiss、Carl Zeiss和Contax等——主张所有权就完全依赖于这些法律文件。肖特玻璃厂也被为拆为两部分,一部分更名为耶纳镜头厂(Jena Lenswork),由苏军控制;别一部分名称不变,地点搬至西德的上科森(Oberkochen)地区,控制权在盟军手里。蔡司公司设立在德累斯顿的镜头厂和照相机厂在1945年2月14日盟国空军的燃烧弹大轰炸中被摧毁了,但直到东西德两家蔡司公司的注册商标纠纷最终解决之前,耶纳的照相机厂一直在以“Carl Zeiss”为商标生产镜头和机身产品。一些现存的机械设备被苏军拆解,以战争赔偿的名义运至苏联后被重新组装。东德的蔡司公司只能以库存零部件维持生产。不久,东德蔡司公司发布了一个单镜头反光型照相机的新产品,即Contax S和Contax D,机身上的产地标签是“Carl Zeiss Dresden”。在注册商标纠纷最终解决之后,东德的蔡司公司将Contax系列单反相机的名称更改为“Pentacon”。1970年代,东德蔡司曾经以许可证授权方式在日本生产镜头,产地标签为“Under License from Carl Zeiss Jena”。德国统一后,东西德的蔡司公司也进行了重组,公司总部迁至耶纳。蔡司耶纳工厂雇佣员工最高峰时超过了6万人,它被拆分成若干部分,一部分被出售。其中生产双筒望远镜的分厂出售给了Dr. Optik公司,施耐德公司则收购了玻璃厂的一部分。 对称型镜头:在凹凸透镜前面设置一个光圈会导致桶形畸变,如果把光圈放到凹凸透镜的后部,又会产生枕形畸变。如果把两块凹凸透镜对称放置,将光圈置于二者中间,那么两种畸变都会消失,这就是无畸变的对称型光学系统。它同时还能对横向色(lateral color,就是横向析色差,指三原色放大倍率不同导致的色差。)和彗形像差起到校正的作用。对称型镜头只有在1:1放大倍率下使用才会彻底消除三种成像缺陷,但在无限远处合焦时会产生非常轻微的横向色差。非对称型镜头:非对称型镜头不可能对上述三种成像缺陷进行完全校正。与对称型镜头相比,它的优势是可以使用更大的光圈,影像圈的直径也更大一些。分离透镜型镜头:一种在镜头内有空气室间隔的消色差两合透镜镜头。 ABBE-RUDOLPH APOCHROMATIC TRIPLET(阿贝-鲁道夫复消色差三合透镜镜头):1890年由蔡司公司恩斯特阿贝(E. Abbe)和鲍尔鲁道夫(P. Rudolph)共同设计。镜头结构为两片对称的广角镜片之间有一块很厚的粘合三合透镜组,对轴向畸变的校正非常好,但存在比较严重的像散问题。该镜头未投入市场销售。 ANASTIGMAT/PROTA:1890年由蔡司公司鲍尔鲁道夫设计。镜头主要由两部分构成:前部是一个采用早期消色差设计(由一块高折射率的石英玻璃和一块低折射率的冕玻璃粘合的两合镜片构成)的镜组,后部是一个采用新型消色差设计(由一块高折射率的冕玻璃和一块低折射率的石英玻璃粘合而成的两合镜片构成,可以产生无像散的平直像场)的镜组。这是蔡司公司第一种专门为摄影设计的镜头,分为五大主系列产品(不同系列之间有微小差异)和两个分支系列产品。其中的Double和Quadruple Anastigmat Series VII系列产品在设计中都采用了一个粘合的四合透镜镜组,镜头焦距可以“很方便地”改变(后组镜片单独使用或者与相同的前组镜片配合使用可以得到不同的镜头焦距)。蔡司公司曾以许可证方式授权美国Bausch & Lomb、法国Krauss、英国Ross、奥地利Fritsch、意大利Koristka、瑞士Suter等厂商生产这款镜头。由于已经有其他厂商生产的镜头以“Anastigmat”命名,所以蔡司公司失去了以“Anastigmat”作为注册商标的权力。因此,1900年,蔡司公司将该镜头改名为“Protar”。由于该镜头的实际表现并未达到蔡司公司的设计要求,很快,更好的设计就出现了。 DAGOR:1892由戈尔茨公司(Goerz)的埃米列冯豪伊(Emil Von Hoegh)设计。据信该镜头最初是为蔡司公司设计的,但被拒绝采用,设计方案被卖给了戈尔茨公司。戈尔茨公司认为该设计方案还不错,于是任命冯豪伊接替刚刚去世的卡尔莫瑟(Carl Moser)作为公司的首席镜头设计师。最初镜头的名称是“Dobel Anastigmat Goerz”,1904年根据首字母缩写名称被改为“Dagor”。在Dagor镜头为期两个月的专利申请期间,蔡司公司的鲁道夫博士也在为一项几乎与 Dagor完全相同但从未发表过的镜头设计方案申请专利。蔡司公司曾经短暂地生产过一款名为“Statz Anastigmat”的镜头,与Dagor镜头也是几乎完全相同,但后来这款镜头被Anastigmat Series VII镜头所取代。 Dagor镜头由两组对称的粘合三合透镜组构成(即为2组6片结构),最外部两块镜片为正像透镜,内部镜片中的一块专门用于校正球面像差,其余镜片的主要功能就是产生平直像场。由于镜片与空气的接触面仅有4个,因此镜头的耀斑现象非常轻微,反差效果比较好。尽管该镜头以锐度和超大影像圈著称,但在其影像圈的边缘仍然存在着结像偏软的缺陷。许多Dagor型镜头都是如此,在接近影像圈边缘时就开始出现失光现象,但由于影像圈较大,其成像优良的部分在不移轴时已足以覆盖胶片平面了。应该说Dagor镜头采用的是宽视域设计(在光圈为f6.8时视角为+/-30度),而不是广角镜头设计。一些设计师(蔡司 Ortho-Protar镜头和施耐德Angulon广角镜头的设计师)将Dagor镜头设计方案中的三合透镜组反转,使最外部的镜片变为负像透镜。这种结构的镜头厚度要大于Dagor镜头,暗角现象更为严重。施耐德公司避免产生严重暗角现象的办法是加大最外部镜片,使其远远大于轴向光束的直径。 Dagor镜头著名的改进产品有: Zeiss:Orotho-Protar,Statz Anastigmat Series VI Schneider:Angulon PLANAR:1896年由蔡司公司鲍尔鲁道夫设计。Planar镜头的设计基础是双高斯型(double Gauss)设计。1817年,高斯(C. F. Gauss)介绍了一种望远镜物镜的设计方法,由一对新月形透镜组合而成,一片为正像透镜,另一片为负像透镜。Planar镜头由4组6片镜片构成,采用了平直像场设计。对称性的光学结构减少了球面像差和像散现象,而常规的双高斯型结构由于在正负像透镜之间存在着宽大的空气室,因而产生了严重的球面像差。鲁道夫博士加厚了负像透镜的厚度,最大限度地减少了两块透镜之间的空气室厚度,从而有效校正了球面像差和径向、切线像散。在设计负透镜时,鲁道夫博士将两块折射率相同但色散能力不同的玻璃粘合在一起,因此在较厚的负透镜中就有了一个“密闭空气室”。因为光线要经过的可导致折反射的界面太多,光损失较大,导致成像反差很低。所以,这种设计方法因其结构复杂且光损失较大,直到镜片镀膜工艺成熟以后才被广泛采用。Planar镜头成为后期许多镜头的设计蓝本,即使在非对称型镜头产品中亦是如此。几乎所有日本照相机上配用的大光圈镜头都源自于对Planar镜头的改进。源自于6片镜片双高斯镜头设计的著名产品有: Agfa: Soligon Angenieux: S-type Astro: Kino, Tachar Bausch & Lomb: Aminar, baltar, Raytar Boyer: Saphir Dallmeyer: Super Six Enna: Annaston Isco: Westagon Kinoptik: Apochromat, Fulgior Kodak: Ektar, Aero Ektar Leitz: Elcan, f/1.2Noktilux, Sumarrit, Summar, Summitar, Summicron, Dygon Meyer: Domiron Rodenstock: Heligon Ross: Xtralux Schneider: f/2 Xenon, Xenogon Steinheil: Quinon Taylor-Hobson: Amotal, Ivotal, Kinic, Opic Panchrotal, Speed Panchro Wollensak: Raptar Wray: Copying Lens Zeiss: Biotar, Flexon UNAR:1899年由蔡司公司鲁道夫博士设计。鲁道夫博士对他的去像散镜头设计进行改进,以狭窄的空气室替代了原镜头中因为粘合镜片而产生的两个粘合界面,这就是Unar镜头。应该说这是一种混合结构设计,它的后部镜组是由两块凹凸透镜组成的高斯结构,前部则是一个分离透镜结构的镜组。镜组内的狭窄空气室起到正像透镜的作用,用来帮助校正球面像差。这种结构使设计师在选择镜片玻璃时有很大的余地,因为只要空气室两边的玻璃具有相同的折射率即可达到设计要求。也许有人会问:把两块折射率相同的玻璃粘合在一起效果不是更好吗?答案是:这种方法除了使镜头变得更大以外,对提高成像质量没有任何实际意义! HELIAR:1900年由福伦达公司(Voigtlander)的汉斯哈汀(Hans Harting)设计。HELIAR镜头的设计思想是随着汉斯哈汀在尝试对柯克三合镜头(Cooke Triplet)进行对称型改进时而诞生的。1893年,丹尼斯泰勒(H. Dennis Taylor)曾改进了三合镜头,他将一块薄的正像透镜和一块薄的负像透镜放在一起,二者产生互相抑制效应,得到了佩兹伐和数为零的效果。佩兹伐和数(Petzval’s sum)是用于考量对像散和像场弯曲同时进行校正的参数,该值为零时成像效果最佳。如果将三合镜头的镜片进行分离,可以使整个系统的性能提升,同时维持原佩兹伐和数值不变。原来的三合镜头中的镜片排列具有高度的非对称性,从而导致了严重的倾斜畸变,因此泰勒建议将其中的一块镜片一分为二,并将其分置于另外一块镜片的两侧。而哈汀的改进设计是将原来三组五片结构中的最后部一块镜片用一块粘合的双合镜片替代,这一改进全面改善了镜头的球形畸变、色差、像散和佩兹伐和数,而且其对称性结构对三种横向畸变也具有校正效果。但是,这种经过改进的镜头在拍摄远距离目标时会产生严重的彗形像差。因此,两年之后,哈汀又推出了该镜头的非对称型改进版本。1903年,哈汀在设计中将镜头的外部镜组翻转,将粘合镜片的凸面对着光圈(原来是凹面对着光圈)。这一改进对像散校正产生了轻微的弱化,但其他方面的校正都有所改善。1903年,哈汀又获取了一项名为“Oxyn”的混合型设计专利,在这一设计中,前部镜组与Heliar镜头相似,而后部的两合镜组设计则类似于Dynar镜头。Dynar镜头在小光圈条件下是一款表现异常出色的镜头。1919年,道尔梅耶公司(Dallmeyer)生产出了一款名为Pentac的大光圈Dynar镜头,最大光圈达到了f/2.9。除了有轻微的像场内曲之外,该镜头在其他方面都表现优异。第一次世界大战结束之后,福伦达公司又重新生产了Dynar镜头,但为它选取了被认为更动听的名称-Heliar。 HYPERGON:1900年(?)由戈尔茨设计。Hypergon是一款具有平直像场的超广角镜头(拥有+/-67度的视角),采用的是对称型结构,拥有两片几乎成球面的深弧度凹凸透镜。因为球形像差和色差的原因,它的光圈被限制为f/20。由于该镜头从中心至边缘的光衰减非常严重,为了获取光量均匀的曝光,必须设置一个气动嵌齿轮装置。现在,Canham公司正在生产这种镜头,但原来的嵌齿轮装置被可调的沃特豪斯光圈(waterhouse stops)和中灰镜所取代。 TESSAR:1902年由蔡司公司鲍尔�6�1鲁道夫设计:该镜头是鲁道夫博士于1902年设计的,利用了Anastigmat镜头的后部粘合两合镜组和Unar镜头具有空气室的前部镜组。Tessar镜头的前部镜片与Anastigmat镜头一样,作用非常小,唯一的功能就是对功能强大的后部消色差镜组所残留的色差进行校正。该镜头粘合的后部镜组能减少带状球面像差,减少被过度校正的倾斜球面像差,以及减少场角中间的像散焦距间的差异。该镜头最初设计的最大光圈为f/6.3,到1917年最大光圈增至f/4.5,而1930年梅尔特(W. Merte)和万德斯列(E. Wandersleb)又共同对其改进,将最大光圈增至f/2.8。早期的徕卡照相机配用的50mm f/3.5 Elmar镜头就是Tessar结构镜头,它是由马克斯贝列克(Max Berek)在1920年设计的。1903年Tessar镜头在美国获得了设计专利,因此,直到1920年第一次世界大战结束时,蔡司公司一直独家享有该设计使用权。与其他同镜头相比,4片3组的结构的Tessar镜头又轻又小,分辨率相对较高,而且造价低廉。它的特点是在所有光圈下成像都比较锐利,但影像圈比较小。该设计被广泛采用,拥有众多的变型产品,并被视为是Dagor镜头和Artar镜头有关影像圈、锐度、反差等特点之间一个良好的折衷方案。以下是一些采用Tessar结构的著名镜头,有些名称属于系列产品,其中也包含其他结构的镜头: Agfa :Solinar Berthiot: Flor, Ilor Boyer: Saphir Busch:Glyptar Dallmeyer almac, Perfac, Serrac Erenmann: Ernon Hermagis: Hellor, Lynx Ilex: Paragon Kodak: Ektar Laak: Dailytar Leits: Elmar, Varop Meyer: Primotar Playbel: Anticomar Rodenstock: Ysar Ross: Xtralux Roussel: Stylor Schneider: Comparon, Xenar Tayer-Hobson: Apotal, Ental Voigtlander: Heliostigmat, Skopar Wollensak: Raptar Wray: Lustrar 有些企业为了绕过专利保护的限制,生产了一些Tessar镜头的变型产品。比如,许多企业都生产过一种将Tessar镜头的整体结构翻转,把粘合的两合镜组置于镜头的前部,有空气室的镜组位于镜头后部的镜头。还有一款变型产品是以一个粘合的三合镜组替换Tessar结构中的两合镜组。福伦达公司的 Heliar镜头及其变型产品可以被看作是Tessar结构的改进产品,但它在Tessar设计发布之前就已经开始生产了,也可以算是一种Triplet 镜头的改进产品。 ALETHAR:1903年由戈尔茨公司的萨霍克(W. Zachokke)设计。这是一款对称型复消色差结构镜头,基本结构属于分离透镜型镜头,但以粘合的三合镜组取代了原结构中内部的负像透镜。由于在制造过程中采用了普通玻璃,所以该镜头并没表现出复消色差镜头的特性,不久便停产了。 ARTAR:1904年由戈尔茨公司的萨霍克设计。在Alethar镜头失败之后,萨霍克与乌尔巴恩(F. Urban)共同设计了一款在结构上更为简单的Artar镜头。它的基本结构源自于冯豪伊设计的采用4块镜片并具有空气室的分离透镜镜头,因此在整个像场内的成像都非常锐利。作为一款应用于三色彩色摄影的复消色差镜头,它的正像透镜制造原料为重钡冕玻璃,负像透镜则选用了荧石玻璃。与Tessar镜头相比,Artar镜头的影像圈要小一些。与之结构相同的近代镜头有尼康公司的Nikkor M系列和施耐德公司的G-Claron系列大片幅镜头。 ERNOSTAR:1919年由埃尔尼曼公司(Ernemann Co.)的路德维希贝尔特列(Ludwig Bertele)设计。为了增大Cooke Triplet镜头的光圈,查尔斯迈纳(Charles C. Minor)曾尝试在镜头前部的空气室内插入一块正像的凹凸透镜镜片。贝尔特列决定按照迈纳的思路对Cooke Triplet镜头进行改进,但他将镜头前部的两块分离镜片粘合成一块两合镜组。Ernostar镜头是第一款光圈达到f/2的镜头,也是第一款能充分利用自然光拍摄的镜头。1920年,贝尔特列进一步将该镜头的最大光圈提升至f/1.8。此外,他还设计了一款简化产品,最大光圈为f/2.7。 BIOTESSAR:1925年由蔡司公司的万塞斯列(E. Wanserleb)与梅尔特(W. Merte)共同设计。这是Tessar镜头的变型产品,结构主要由前部的一块粘合两合镜组、一块负像透镜和后部的一块粘合三合镜组构成。 MAKRO PLASMAT:1926年由蔡司公司XXX设计。这是一款最大光圈为f/2.9的混合结构镜头,采用6块镜片的高斯结构,后部的三块镜片之间有空气室分隔。该镜头生产了很多年,是一款比较常见的镜头。 SONNAR:1930年由蔡司公司贝尔特列设计。在埃尔尼曼公司被蔡司-依康康拜因并购之后不久的1930年,贝尔特列开始以第二版最大光圈f/1.8 的Ernostar镜头为基础设计Sonnar镜头。设计工作于1931年完成,成果就是一个最大光圈为f/2的Sonnar镜头。在Sonnar镜头的负像三合镜组中,外部是两片高折射率镜片,中间一片为低折射率镜片。1932年,贝尔特列又推出一款最大光圈为f/1.5的新版Sonnar镜头,在其后部镜组中有一个功能强大的粘合界面,这一改进使得对超大光圈镜头所必须的、在更高层次上对球形畸变进行校正成为可能。Sonnar原本是康提萨公司生产的一款配用Tessar型镜头的照相机名称,但蔡司-依康公司并购康提萨公司后,自然获得了名称的使用权。Sonnar镜头使用的镜片要少于Planar镜头,因此,在那个镀膜技术还比较简陋的年代,由于折反射界面少,Sonnar镜头产生的耀斑也要比Planar镜头少得多。与Planar镜头相比, Sonnar镜头结构简单,体积小巧,而且造价相对低廉。它的边缘反差在各档光圈下都有不错的表现,只是在全开光圈时结像有些偏软,但收缩光圈后锐度即有良好改善。 MINIATURE PLASMAT:1931年由蔡司公司鲁道夫设计。这是一款混合结构镜头。镜头前部是由两块凹凸透镜组成的高斯型镜组,后部镜组则照搬了Plasmat镜头的后半部分。该镜头性能一般,生产时间也不长。在贝尔特列为一款康泰克斯35毫米照相机设计的最大光圈为f/2.7的镜头中,这一设计得以重生。贝尔特列把他的新设计命名为“Biogon”,蔡司公司随后也采用了Biogon设计。 R-BIOTAR:1932年由蔡司公司的威利梅尔特(Willy Merte)设计。这是Petzcal镜头的变型产品,是一款大光圈、窄视角的镜头。 TOPGON:1933年由蔡司公司罗伯特里希特(Robert Richter)设计。对称型双高斯结构镜头,尽管在成像上存在变形,但由于它的体积小、视角大,所以,它一直与博士伦公司对其进行少许改进而生产的 Metrogon镜头一起,成为标准的航空摄影镜头。直到1952年,这一地位才被Wild Aviogon镜头取代。在f/6.3的光圈下,该镜头能覆盖完整的90度视角。在镜头焦距为6英寸时,它的成像可以覆盖9×9英寸,而这是一种被广泛用于航空摄影和黑影摄影(一种将被摄体置于光源和感光材料之间的拍摄方法)的成像尺寸。该镜头还有一款焦距为12英寸的产品,其成像尺寸可以覆盖18×18 英寸。以下是一些采用Topgon设计的著名镜头,其中有些名称属于系列产品,其中也包含其他结构的镜头: Bauch and Lomb: Metrogon, Process Anastigmat Boyer: Perle Busch: omnar Dallmmmeyer: Wide-Angle Anastigmat Goerz: Geotar, Rectagon Hermagis: Dellor Series D Ilex: Anastigmat Series D Kodak: Wide-field Ektar Laak: Wide-angle Dialytar Meyer: Aristostigmat Plaubel: Wide-angle Orthar, Pecostigmat Rietzschel: Dialyte Rodenstock: Eurynar, Luminar, Ronar Ross: Homoentric Schneider: Isconar SOM: Aquilor Wollensak: Wide-angle Raptar Wray: Wide-angle Copying Lens Zeiss: Kekla, Topogon PLEON:设计年代和设计者不详,大约在二战期间由蔡司公司生产。这是一款为航空广角摄影而设计的镜头,覆盖视角达+/-65度。它的成像存在非常明显的桶形畸变,但是,拍摄出来的底片可以通过一台具有特殊畸变效果的印相机在印相时把桶形畸变校正过来。Pleon镜头在设计上采用了鱼眼镜头的设计原理,因此,在整个像场内其光量是不均匀的。但是,如果改用无畸变设计方法来设计这款镜头,那么其整个像场内的光量不均匀性会更为严重。 BIOGON(第二版):1951年由蔡司公司贝尔特列设计。1951年,贝尔特列博士基于罗希诺夫(M. M. Roosinov)设计的一种双端反远距物镜(罗希诺夫在1946年取得该设计专利,其结构特点是具有一个中央正像镜组,在其两端各有一片或多片大型负像凹凸透镜组,如此粗略地构成了一个对称型结构。)而设计出了此款镜头。蔡司将它应用于Contax牌35毫米照相机和哈苏照相机的超广角镜头上。采用这种设计结构的镜头体积比较大,镜头的长为两倍镜头焦距,直径为一倍镜头焦距。Biogon镜头的前部有两块凹凸透镜,后部有一块厚大的凹凸透镜。为了减小畸变和获得更好的反差,胶片平面必须与后部镜组非常接近,因此就没有空间安装反光镜了,因而无法将其用于单镜头反光型照相机上。由于该设计的精华部分无法获得设计专利,所以其他镜头厂商得以无偿地采用这种设计。施耐德公司的Super Angulon镜头就是采用这种结构,它在中央镜组的两端各放置了一块凹凸透镜。该镜头在结构上与贝尔特列博士1952年为瑞士希尔布鲁格镇(Heerbrugg,位于瑞士的东面和奥地利接壤的一个小镇)的怀尔德公司(Wild Company)设计的一款被称为Aviogon的、两端各有二块凹凸透镜的航空摄影镜头相似。怀尔德公司生产的第一批Aviogon镜头,具有 115mm的焦距,像场覆盖18平方厘米,像场内任意点上的成像变形都低于10微米。这些技术指标很快使该镜头成为航空摄影和航空测量的标准镜头。此外,贝尔特列还拥有一项改进设计专利,在中央镜组的两端各有一个由三块凹凸透镜组成的镜组,在整个像场内具有高达120的视角。采用这种设计结构的著名镜头有: Schneider: Super Angulon Wild: Aviogon Zeiss: Hologon HOLOGON:1966年由蔡司公司埃尔哈特格拉策博士(Dr. Erhard Glatzel)设计。这款5片3组的镜头在1966年设计成功,完全是Biogon镜头的改进产品。它的后部镜片与胶片平面的间隙非常小,由此获得了更好的反差效果,但同样也无法在单镜头反光型照相机上使用。由于从中心到边缘的光量衰减非常严重,该镜头通常要配合中灰镜使用。采用该设计的最近产品是 f/8单一固定光圈的15.5mm和16mm镜头。我认为16mm的焦距比15.5mm更完美。在f/8光圈下,Hologon镜头能够产生+/-55度的没有畸变的平直像场。 DISTAGON:蔡司公司生产,设计年代和设计者不详。这是一反远距型镜头,主要结构是在一个普通镜组前加装了一块大型负透镜。这种设计的好处是,可以用尺寸更大且更易于加工处理的镜片来构成短焦距镜头,获得相对更大的光圈和更宽的视角,并使后焦距的长度增加,足以提供反光镜箱空间,便于构建单镜头反光系统。它的缺陷是镜头的物理尺寸更大,校正各种像差的结构更为复杂,造价更为昂贵。采用反远距结构的镜头在焦距上很少有超过2英寸的,因而这种镜头的用途比较特殊。与Biogon镜头相比,它的特点是在光圈全开时的影像圈更大,尽管成像偏软,但收缩光圈后这一问题就会得到极大改善。
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【蔡司光学史 & 年表】�0�2

时至今日,世界上优良的光学系统很多,并非全然Zeiss 设计的系统就是最好,但所有经典的作品中Zeiss 所占的比例最重 却也是个公认的事实。以下仅例举几项最经典,也最被广为讨论的光学设计。 光学设计始於英国,但在E.Abbe之前几乎没有什麼很严格的理论基础,完全是尝试错误与经验的累积,而制造者多半是 机械工匠与玻璃师傅。

1868 E.Abbe建立全新的设计理论,如 Sine relation;定义各种Distortion及Abberation, 并确立光学计算的方法。同年并制 造出史上第一支,经由理论计算的显微镜。�0�2

1881 E.Abbe与Otto Schott 合作,开始有系统地研究并开发各种光学级的玻璃。�0�2

1886 Schott公司出版史上第一本光学玻璃目录,生产44种不同特性的光学玻璃,并为往后的新光学设计打下基础。�0�2

1890 Rudolph与Abbo 研发出史上第一支消散光像差的设计,Anastigmat,这项惊人的成就敲开了近代光学设计的大门,其 功劳不亚於贝尔发明电话。数年后推出商业化镜头,Zeiss Protar及Zeiss Planar。�0�2

1902 Rudolph 改良 Anastigmat 而推出最著名的商业化镜头 Zeiss Tessar f6.3 1911 Zeiss Biotar f1.8,设计者为M.V.Rohr�0�2

1919 第一次世界大战结束。�0�2

1923 Zeiss APO-Tessar�0�2

1929 Zeiss Biotar f1.0及f0.85 注: 在没有电脑辅助设计以前,大光圈的高速镜头设计是项很繁琐的工作,其「追迹」所计算的数学资料有时候必须要 好几千张才能完成。�0�2

1932 Sonnar f1.5及f2.0,设计者为L.Bertele这是当时世界上结像品质最佳的高速镜头。�0�2

1936 Sonnar 180mm f2.8这是史上第一支高速望远镜头。 Smakula 首开先例,在镜片上利用真空镀膜技术镀上一层低折射率的抗反射膜 Antireflection Coat-ings)T Coating�0�2

1945 第二次世界大战结束。�0�2

1948 西德蔡司成立 1952 R.Richter设计出18×18cm,90°视角之pleogon这是有史以来结像品质最佳的空照 镜。�0�2

1954 L.Bertele设计出 90°视角,没有形变的超广角镜,这支Biogon真可算是光学设计 史上的艺术极品。 Biogon 21mm f4.5 for 35mm 片幅 Biogon 38mm f4.5 for 6×6 片幅 Biogon 53mm f4.5 for 6×9 片幅 Biogon 75mm f4.5 for 9×12片幅 1954 G.Lange 设计出全新5 片组的Planar 80mm f2.8(R-olleiflex)Planar 可算是中距离 镜头,大光圈光学设计的希望,时至今日有很多知名厂牌的 50mm f1.4或是 50mm f2 都是采用类似planar Double Gauss 的光学设计。�0�2

1960 Planar 55mm f1.4 for Contarex�0�2

1961 Zeiss 数学家E.Glatzel 发表全新电脑辅助光学设计方法。�0�2

1964 Distagon 40mm f4 (哈苏6×6) 1966 Hologon 15mm f8 (35mm SLR) Planar 50mm f0.7(35mm SLR) Distagon 18mm f4 (35mm SLR)�0�2

1972 Distagon 35mm f1.4(Contax)非球面 Planar 85mm f1.4(Contax) Planar 50mm f1.4(Contax) Distagon 15mm f3.5(Contax) 1974 电影机 35mm 用的Distagon 35mm f1.2 及Distagon25mm f1.2�0�2

1976 再推出35mm电影机用的超广角超大光圈镜头Distagon18mm f1.2,你能想像它是 什麼可怕的模样吗? Planar 110mm f2(哈苏)�0�2

1982 浮动元件设计的Distagon 40mm f4(哈苏)�0�2

1984 第二阶(Secondary Spectrum)完全消色差的Tele-Apotessar 300mm f2.8�0�2

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2年 ago

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