●●●论放大镜(抛砖引玉版)●●●
经常有人问及放大镜,试图回答时就找书,但没发现有关放大镜的专着。翻了一下自己的几
本光学书,也没有很详细描述放大镜的章节。在网上查“放大镜”、“loupe”等关键字,
也没有查到综合性的文章或贴子。为了把有关文章汇集在一起,先写一篇问答形式的帖子,
希望能得到质疑、补充、提出问题和讨论。
一、什么是放大镜?
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是由凸透镜(或透镜组)组成的用来放大小物体的目视光学系统。
二、放大镜能干什么用呢?
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顾名思义,放大镜是放大物体的,对于影友来讲,主要用来观察底片、欣赏正片、查看照片
细节,也可以用来观察镜头表面、评价相机的成色、修理相机和镜头的精密部件时使用。
三、放大镜都有些什么性能指标?
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1、焦距。放大镜都是凸透镜(系统),焦距f是一个重要参数
2、放大倍数。指通过放大镜,小物体的视角放大的倍数。放大倍数为1等于没有放大,放大
倍数为2时,才可以说是“放大了1倍”或“放大为2倍”。一般来讲,人眼在看物体时,物
体离眼睛越近,就越大,但也不能无限制的拿近。尽管有些人的眼睛最近对焦距离可以达到
100mm以内(尤其是年龄小者),但长时间眼睛也受不了。因此规定了统计意义下的,可以
舒适的观察但又不累眼睛的最近观察距离,这就是所谓“明视距离”。明视距离=250mm。把
物体再放近而又要能够聚焦,就要引入凸透镜(远视眼镜、近摄镜、放大镜),由此,
放大倍数=250/焦距(mm) + 1。
注意,这个计算公式是把人眼调节到250mm为基础的。如果把人眼的聚焦调节到无穷远,则
放大倍数为250/焦距。至于到底用哪个公式是有争议的。放大镜的标称放大倍率通常是指后
者,但实际应用起来时,最好用前者,这主要是因为,对于焦距为250mm的放大镜,放大倍
数应该为2而不是1。一般的放大镜倍数在2-20倍之间。也有些特殊用途的放大镜倍数超过50。
3、视角或视野
对于近目观察镜,指不动眼睛可以同时观察到的视在角度或等效视觉直径尺寸(事实上,
眼球是允许转动的,但此时用黄斑观察到的视野区域的角度反而要小)。一般来讲,倍数越
大,视野也成比例减少。采用两片设计结构,或非球面结构,可以改善边缘效果。
4、(绝对)口径
就是有效玻璃直径。这个越大观察起来越舒服,很大的可以远离眼睛观察,甚至可以双眼观
察。但是,口径与倍数是有一定关系的,不可能口径又大同时倍数也大,二者基本上是成反
比关系的。普通的镜子口径(毫米)乘上倍数为100到150之间,高档的、高倍数的可以达到
200-300。但若超过400,而且外观平平,那一定是假的。
可以认为,类似结构下,越小的放大镜倍数越大,例如左边的65mm倍数3,右边的115mm倍数1.8
5、相对口径
这指标是借用镜头的,即口径除上焦距。相对口径大的放大镜自然是好,但单片透镜一般都
是球面(加工容易),畸变不能控制,边缘质量很差。一般“远离观察”类放大镜,由于追
求大视角,相对口径都有f/1.4以上,有的超过f/1
6、工作距离
与微距镜头的工作距离相似,放大镜的工作距离也是指被观察物体与放大镜最前端的空间,
这一距离大有利于观察(方便操作并允许更多的光线进入)。对于单片放大镜,工作距离基
本上就是焦距,因此高放大倍数的工作距离就小;对于双镜片设计的放大镜,工作距离更小
一些。有些“远离观察”类放大镜,工作距离被设计为0,直接放在被观察面上(比如报纸)
工作,这例子包括MIZAR的RS55和VIXEN的BA150柱状放大镜。
若用广角镜头做放大镜,由于采用了反远设计,因此工作距离比焦距可以大很多。
7、分辨能力
个人认为这个指标没多大意义。一般都有:
分辨能力=1角分/倍数
这与双-筒望远镜的分辨能力是一个计算方法,就是把人眼的裸眼分辨提高相同的倍数,这是
最基本的要求。
7、畸变和其它像差
四、放大镜有那些种类?
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可以按以下几种方法分类:
1、按照观察方法的不同,可以分成“近目观察”类和“远离观察”两类。前者主要设计为
眼睛贴近放大镜进行观察,实际上与目镜的使用方式相同,主要用于高中倍放大,有一个固
定的放大倍率,视在视角比较大,但对于物体到放大镜的距离要求较严格,不能随意改动。
后者主要是大直径的低倍放大镜,观察者与放大镜之间可以有一个距离,尽管视角小,但观
测方便,可以通过调节放大镜与被观察物体的距离来改变放大倍数(在1和标称放大倍数之
间调节),大口径的甚至可以用两只眼睛同时观看,不丧失立体感。当然,这两类放大镜并
非有明显界限,同一个放大镜往往可以用两种方法观测。
2、按照倍数,可分成“低倍放大镜”、“中倍放大镜”、“高低倍放大镜”,分别大约代
表小于4倍、4-10倍、10-30倍的放大倍数。常用的是中倍放大镜,高倍放大镜使用方便性相
对差一些:工作距离(指镜子离被观察物理之间的距离空间)比较小。
下面的是10倍和30倍的
3、按照结构类别分
a,单片双球面,最普通,效果一般
b,单片非球面,设计为某色平行光可以精确地会聚到一点,观察时边缘效果好
球面与非球面的比较,右边非球面可以把直线仍然看成是直线
c,单片柱面,比较长,只在一个方向上放大,直接放到纸上可放大一行小字
d,两片凸透镜型,类似于冉斯登型目镜的结构,工作距离短些,但畸变较小,是很常用的
放大镜形式。
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