光学设计--Double_Gauss双高斯结构的前世今生

  提起光学镜头中的双高斯结构，就不得不提到一位大神级的人物，那就是C.F.Gauss，可以认为他是一位光学设计师，也可以认为他是一位数学家，毕竟在那个年代能够算出镜头结构的并不是很多，C.F.Gauss就是我们熟知的一位，我们熟知的双高斯结构经过了数代的演变，最终已经演化到我们看不清的某些结构，但是无论怎样变化，这些镜头的基因里面都夹杂着双高斯结构的身影，下面我们简单介绍一下这种结构的演变过程

      最初的高斯结构出现在望远物镜上面，用来校正球差和纵向色差，如图

它区别于其他双胶合望远物镜，可以认为是众多望远物镜结构中比较新奇的一种，要说它有什么优点，那就是它的色球差校正能力比较突出，但是这种结构的缺点就是当改变形状时所引起的其他像差的变化比较显著，这在当时给优化工作增加了很多难度，当然在现代计算机这么发达的年代并不是什么问题。后来，为了校正彗差，A.G.Clark将高斯的结构推进了重要的一步，如图

    这种对称的结构符合了对称性原理，很好的消除了彗差，畸变以及横向色差，因此留给设计师的就是球差，像散，场曲等，这其中尤以场曲问题比较突出，因此Paul Rodolph给出了他的解决办法，如图

他将Clark结构中的负弯月增厚，用来减小场曲，可是他发现在减小场曲的同时增大了纵向色差，后来为了减小纵向色差，他将厚弯月透镜变为了双胶合，双胶合透镜的折射率比较接近，阿贝数的差别很好的校正了纵向色差，这也就是我们熟知的Planar结构，关于Planar结构是不是Double_Gauss的变种，有些人持有不同的意见，在这里暂且不提。随着高折射率材料的出现，Double_Gauss结构出现了一些其他的变种，比如说当时厚弯月的引入是为了减小场曲，可减小场曲还可以通过增加正透镜的折射率和减小负透镜的折射率来实现，因此可以通过进一步的优化将厚弯月的厚度减小，进而压缩光学系统的长度，使得结构更加紧凑，当然，高折射率材料的引入也可以使相同光焦度的透镜曲率变小，进而可以减少系统的高级像差，如图

 Doube_Gauss进化到这里并没有结束，因为人类追求极致的步伐从未停止过，这里我插一句，关于双高斯结构，我们能不能认为它是CookTriplet结构的变种呢？其实我的回答是，你想它是啥就是啥吧，何必拘泥于这固有的外在形式呢！

      讲到这里，笔者发表一下感慨，事物的发展总是循序渐进的，

Double_Gauss结构也不能幸免于此，有些人从A到C必须要经过B，可是有些人可以从A直接到C，比如Gauss，这样一位接近光学大神的存在，接下来的C1，C2........在人们眼中都只是锦上添花的存在，大家还是瞻仰一下这位大神C.F.Gauss，他对人类的贡献非仅如此，相信学过高等数学，统计学等的同学都知道，这里就不啰嗦了，今天就写到这里，祝周末愉快！