尼康800定能不能做到F0.95——浅论中继镜组在光学设计中的应用

拍摄超级利器，尼康800定……这套组合价格已经去到十万零几……仔细一看规格，其实镜头的最大光圈只有F5.6（F卡口）或F6.3（Z卡口），其它家全画幅的800mm定焦镜头光圈规格也和尼康类似，做到F5.6已经是800定焦下的超大光圈了，这与夜神Noct 58mm F0.95在光圈上相去甚远。

作为一个脑洞显著的光学工程师，自然而然的好奇心便是为什么长焦镜头大光圈的几乎没有？到底在理论上有没有可能做到全画幅800mm F0.95？

于是我们开始整理设计思路：商业产品可以做到800mm F6.3，那么在它后面我给它再加一个7x的中继缩小镜组，不就可以做到F0.9了嘛！这样做的问题是，像面缩小了7x，于是前组的镜头必须扩大7x，这样才能让中继缩小成像后刚好覆盖到全画幅。所以，到这里就已经很直观可以知道800 F0.95设计出来后会是什么样的怪物尺寸！

在实战中，7x的中继镜倍数有点高了，不是那么好设计。于是我打算把前组成像的规格稍降到F8.0，再通过联立2个3x左右的中继镜，做到大约F0.9。这里另一个思考是，如果用一个中继镜组，那么会导致像颠倒，无软件适配直接装在相机上用会出现问题（其实大可不必，谁又会把这个镜头做出来呢），所以我们索性用2个中继，把像颠倒2次好了。

这样的话，前组的首次成像大小需要是全画幅尺寸的9倍，也就是说，镜头规格是EFL = 800 * 9 = 7200mm，F8.0，像面半对角 = 21.63（全画幅）* 9 = 194.67mm —— 得了，咱按200mm设计算了；（半）视场角 = actan(21.63/800) ≈ 1.55deg。

另外，为了让2次中继成像得以实现，我们就规定像方远心好了。第一步为了demo，先以单色光跑通，复消色差最后再做。

OK，实做一下。

中继relay1，把200mm像高中继到60mm，随便优化了一个：

中继relay2，把60mm像高中继到21.63mm，随便优化了一个：

好了现在把三个系统串一串：

再浅浅地优化微调一下：

于是我们得到了尼康800定，F0.95(0.94)。画质水平天花板，没有暗角没有畸变（由于远心）……

为什么是尼康？因为博主是尼康用户，更因为系统总长4米5，需要硕大的肌肉才能激情地拍摄……

当然这个系统有巨大的优化空间，镜片数、总长缩减20%，并且把复消色差做了，应该完全都不成问题。本文主要为了证明800定F0.95规格的理论可行性，与实际的不可行性（太太太大了），同时介绍了使用中继镜的设计思路，当然还有玩梗……