[光学怪谈] 平场镜

端午节前夕贴一些最近对平场镜的研究，

上次贴过一篇单镜片平场镜的文章，当时的光学系统在平场镜除去后，无法单独使用。

所以又重新翻了一些资料，经过一番努力之后，找出可移除平场镜的设计。

不过单镜片由于只有两个变数，结果当然没有原先的好，这边就省略不贴出来了。

因为单镜片平场镜的结果不尽如意，就改成朝双镜片设计发展。

考量是135底片摄影，视场半径就设定为20mm(约1.2度)，波长范围从紫光g线436nm到深红光r线706nm，

首先是原始光学系统的数据，在没有平场镜的条件下，

0.5度以内的红光C线到蓝光F线成像，都在合理范围内。

超过0.5度以外成像就会迅速恶化，这是一般天文折射镜的特征。











接下来是原系统加上平场镜的结果，

点阵图显示由蓝光到红光成像都在Airy斑内，证实整个系统在此波长范围是绕射极限，

唯一可惜的是单单紫光产生失焦现象，

单考虑底片摄影斑点图只须小于25um即可，所以还在可以接受標準內。








下面是MTF MTF/视场与Streh Ratio，与上面原始系统相比较可以明显看出平场镜的效果。








最后注意场曲横座标的单位是20um，与原先场曲比较缩小了50倍。





双镜片的在135底片范围效果十分优异，如果应用在更大的120视场又会如何。

由先前结果得知紫光会失焦，所以需要消色更优异原始光学系统。

我采用Thomas Back所推导的蔡司APQ150f8设计，

原系统是三镜片胶合式复消镜，存在着慧差像散等像差，节省篇幅我就不贴图了。

注意像場半徑增加到42mm(1.2度)。







点阵图显示仅仅蓝光与紫光成像稍稍大于Airy斑，同时有可忽略的轻微横向色差。




MTF在100 lp/mm降到25~20%，同样注意场曲横座标的单位是10um。










以上两个设计不敢保证是最佳解答，但也应该接近最佳解答。

实际上在研究过程中，还有好几个不同的优化结果。

此外120平场镜的后焦距仅8公分，真正120像机的卡口距平均在10公分以上，

但120平场镜的后焦距延长到10公分以上时，

会造成斑点半径超过Airy斑，所以还是贴出8公分版本。

[ 本帖最后由 maytel 于 2008-6-7 00:19 编辑 ]

真实好资料啊，收藏了，谢谢分享！

完全看不懂 平常是什么概念？

楼主这个资料很好，是否考虑量产一批，我对6x7平场镜感兴趣。

从原理上看，折返的光学系统通常有较大的成像圈，不知楼主做过计算没。

对此也感兴趣，但只停留在理论上不行。
不知有无厂家针对不同规格望远镜研发、生产平场镜。
另平场镜的光焦度势必改变望远镜的焦比，以及调焦行程。

目前正在搞牛顿平场镜

初步结果已经出来

视口径大小也能接上120相机

但需要曲率极大的三片镜片

制作上可能有难度

同时有无法避免的缺点渐晕

不过还要再仔细斟酌一下数据才发表

一般而言折射镜平场镜需要量身定做

因为各厂牌折射镜像差校正到何种程度都不一样

所以原则上无法通用

牛反的像差是固定的

只要给定焦比即可

但是要校正反射镜残余像差相对上较困难

像场的大小跟光学设计有关

例如大像场的施密特相机

平场镜就是企图改变原光学结构

增加像场范围的光学原件

此外诚征任何市售牛反平场镜资料

我只要知道该平场镜是几片镜片即可

当然有更详细资料更欢迎