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适合天体摄影的中长焦镜头的构造与像质 -- -- 赵玉春 笔者在2000年《天文普及年历》中曾介绍过适合天体摄影的普通镜头，因为考虑到造 价的因素，文章中所介绍的镜头只是能使用的“底线”，其中大多数镜头（中长焦镜头）都 存在质量上的局限性。选择更优质的镜头是提高天体摄影水平的关键因素之一，“工欲善其 事，必先利其器”。笔者没有条件对每种优质镜头都作拍摄检验；但选择高档镜头还是有规 律可寻的。下面笔者就一些与镜头质量相关的问题向同好作些简单的介绍。 镜头的质量差异，除与质量标准及制造技术等相关外，还与其选用材料及构造相关。笔 者经常使用中长焦镜头，在拍摄星体时，不断发现它们细微的差异，一开始曾确认是品牌上 的差异，但有些现象是违背习惯认识的常理的，再仔细分析其细微的差异，发现与其构造特 点是相吻合的，且与镜头的相关理论是一致的，这是对其质量判断的最合理的解释。为了说 明这一问题，需要对摄影镜头的构造、选材甚至光波与光学系统的整合关系等。逐一进行解 析。 光是一种电磁波，在电磁波谱中，能被人眼所感受的波长范围为：0.4－O.76nm （1nm=0.001mm）。无色光学玻璃的透光波段为：0.35－2.5nm。一般把波长为0.5893 nm 的D谱线的折射率Nd取为基本折射率，F谱线（蓝）与C谱线（红）波长分别为0.4861nm、 0.6563nm，它们接近人眼光谱敏感界限的两端，而D谱线接近其中间、接近人眼最敏感的波 长。德国和前苏联等国家取波长为0.5461nm的e谱线的折射率Ne为基本折射率，因为该谱 线更接近人眼最敏感的波长。 一定波长的折射率差称为平均色散，Nf-Nc是光学玻璃的主要性能参数，此外还有平均 色散系数即阿贝常数Vd＝（Nd-1）／（Nf－Nc），部分色散系数等被作为光学玻璃的一般 参数。依据Nd和Vd值的大小，光学玻璃可分为冕牌玻璃和火石玻璃（含有大量氧化铅）两 大类，冕牌玻璃属于低折射率、低色散玻璃，火石玻璃属于高折射率、高色散玻璃。冕牌玻 璃折射率低，对消除色差有利，但其低折射率往往又需增大镜片的曲率，对消除单色色差（如 球差）不利，且增加了加工难度; 火石玻璃折射率高，可以相对地减小镜片的曲率，但其 高色散性对于消除色差不利。一般需两种光学玻璃配合使用。以便消除各种像差。高折射率、 低色散玻璃是较理想的光学玻璃。目前这种玻璃已被用于摄影镜头的制造中（当前世界上光 学仪器生产大国能生产三百多种光学玻璃）。传统的用于校正色差的镜片的光学玻璃多采用 萤石玻璃（主要成分是CaF2），严格地说它属于光学晶体，常作正透镜。与其性质相近的 异常色散玻璃有ED、UD、SD玻璃等，常作正透镜。另一种异常色散玻璃在高频区域具有较 低的折射率变化，常作负透镜，亦可减少二级光谱色差。 摄影镜头的成像质量与其构造有着最直接的关系，镜头构造特点（光学玻璃折射率、色 散性质、镜片曲率与镜片组合方式等）除决定视场与焦距外，主要考虑的是校正各种像差。 校正像差的基本原则为：在有效成像波段内对“接收器”最敏感的波长的色光校正单色像差， 对有效波段的两边缘色光校正复色像差。可见对像差的校正也取决于“接收器”的性质。相 对于摄影镜头，“接收器”是感光胶片。摄影镜头属于大孔径、大视场光学系统，必须校正 各种像差。有些像差与孔径和视场都有关；有些像差仅与孔径或视场有关; 个别像差与孔 径和视场均无关，仅与光学系统构造有关。 球差是一种单色像差，它使轴上同心光束通过光学系统后不交于一点，使像的边缘模糊， 一般与孔径有关。通常光学系统是对边缘光线校正球差，可采用配曲法减少单个透镜球差， 由于正透镜产生负球差、负透镜产生正球差，简单的校正球差的方法是采用正负透镜双胶合 或双分离方式的组合（普通的折射式天文望远镜的物镜便是采用这种构造），另外采用高折 射率玻璃，减小透镜表面曲率，也可减小单个透镜球差。 彗差属单色像差，它使轴外宽光束通过光学系统后在像面上不再形成同心光束，而是形 成圆心在一直线上的按直径大小依次排列的圆形光束的重叠，形成状如彗星（圆头尖尾）的 像，尖端离主光轴近的称正彗差，尖端离主光轴远的称负彗差。它与孔镜及视场都有关系。 与消除球差一样，采用配曲法可部分地消除单个透镜彗差，也可利用组合透镜或胶合透镜消 除彗差。消彗差与消球差的条件不一致，不易同