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自从人类出现开始，人类就一直在利用工具作为自己身体的延伸。最晚于公元前700年，人类就已经能够磨制石英透镜；各种各样的透镜或作为装饰、或作为放大镜、或作为点火道具不断地被制造出来。中世纪中期，眼镜和玻璃透镜相继被发明出来，光学技术渐渐地走近了人们的生活。
从那以后，光学技术开始撬动整个世界的平衡。
1608年，荷兰的眼镜工匠发现，一片凸透镜+一片凹透镜组合，可以产生放大图像的效果，并以此为原理制造了有记录的第一支光学望远镜。次年，伽利略•伽利莱改善了原始的设计，并且首次将其用于天文学用途。结果么，你懂的：老爷子虽然没死在火刑架上，但是...
所有的望远镜的原理都是一致的。大口径的集光元件使入射的光线弯曲，使其有汇聚于某个焦点的趋势；并在后端用某种目镜将入射的平行光改正，使其平行射出。由于某些衍射光学的原理和某些显而易见的道理，在波长不变的情况下，增大物镜口径能够提高光学系统理论分辨率以及理论集光力；同时，望远镜系统会改变视角，因此，最终，望远镜系统会产生一个更大、更亮、更清晰的虚像，实现其“望远千里”的目的。
在伽利略老爷子的望远镜中，凸透镜作为物镜、而凹透镜作为目镜。目镜在光线汇聚到焦点前将其发散，实现改正平行光的目的。这样的望远镜，由于镜筒内没有成一个实像，能生成一个正向的虚像。然而，伽利略式望远镜的色差比较严重、视场较小，还会存在球差，因此，伽利略式望远镜渐渐地被抛弃了。
伽利略本人的最好的望远镜能够把目标放大30倍。虽然考虑到口径、像差等问题，可能我们手上随便一只狗头加一个放大镜都比老头子的望远镜好；然而他作出的成就确是世人有目共睹的。罗马教廷的统治开始被这位年老力衰的老头子挖掉一个墙角，由其发现和发明所带来的后续影响更是加速了旧秩序的崩溃。然而，伽利略式望远镜用于天文学观测的历史，很快就要结束了。
下面登场的是一位德国人：约翰内斯•开普勒。
约翰内斯•开普勒是一个狂拽炫酷屌炸天的大神，继承了其老师第谷的观测资料，提出了看起来很简单证明起来想让你吃翔的开普勒三定律。在伽利略研究的基础上，他提出了新的折射望远镜的设计，其基本设计直接把“折射望远镜”这一产物定型，自那以后所有近现代望远镜，都可以看做是开普勒望远镜的衍生产物。
开普勒式望远镜与伽利略式望远镜最大的不同，就是凹透镜目镜被换成了凸透镜，物镜焦点在目镜之前。凸透镜目镜将光线偏折为平行光。开普勒式望远镜相比伽利略式望远镜几乎是完爆，无论是视场、清晰度还是出瞳距，开普勒式望远镜都远比伽利略式望远镜优秀。唯一的缺点，也许就是开普勒式望远镜成的像是上下左右都颠倒的...但对于天文观测而言这绝对大丈夫，因为天体本来就不分上下左右~
开普勒式望远镜的结构也有很多种魔改型。
比如在光路中加入一块平面镜以反转上下图像（其实更多的时候是为了更加舒服的体位）；比如说在光路中加入正像棱镜；
再比如说这个。
说一句题外话。由于物镜过重，天文望远镜的调焦一般都通过移动目镜端解决。某些卡塞格林结构的望远镜除外。
开普勒并没有造出他的望远镜。他的好基友，惠更斯帮他造了。这位惠更斯大人还把简单的凸透镜目镜换成了两片式的复合目镜，也就是惠更斯目镜，进一步提高了望远镜系统的性能。至今，这种设计于1662年的简单目镜还能在某一些望远镜中见到，对，就是在少年宫里面花50块能买到的那种...上面通常还印着一个大大的“H”. 也许我们能说经典永恒吧？
这时候，折射望远镜蛋疼的地方开始显现出来了。
其一是球差；当时的科学家已经知道这是球面形状的固有缺陷所造成的，影响并不算很大，能忍。
其二是色差。色差极大地降低了望远镜的分辨力，而且制造短焦望远镜变得几乎不可能——各种色彩会全部散开，就像看三棱镜分光一样。而短焦（焦比/光圈大）好处都有啥，我相信看数毛的各位是不需要科普的。
当时的科学家们并不知道色差产生的原因，只能一味地把焦距做长以让色差减少到能忍的地步...结果就是这玩意。
这玩意的长达数十米。
直到几十年后牛顿大神横空出世，世人才知道色差产生的原因。这不就是三棱镜分光么...为啥相机镜头有紫边也是同样的道理。
说起牛顿，就代表我们的反射望远镜要登场了。由于镜子反射没色差，天文学家都要它。格雷果里想了它，牛顿大神造了它。（请自动脑补金坷垃
由于牛反的光路图随处可见，我就不放上来了。反射望远镜其实就是把反射出来的图像偏折到一边，再利用目镜成像。它会成一个左右翻转的实像。
牛顿的反射镜面是使用金属磨制而成的。虽然同口径的反射镜一定比同口径的折射镜效果差一些（直到现代也是），但是由于反射镜很容易做大还不需要考虑色差，很快就风靡了全球（？）。
反射镜的优势在于没有色差，而且也不会吸收近红外线和近紫外线，是光谱成像、近红外紫外观测的良好选择。早期的金属镜面逐渐被光学玻璃+金属表面镀膜的镜面代替，反照率一下从40%提高到了现代的90%以上，直接把折射镜甩在了后面。至今还有人买硝酸银自己在家给望远镜面镀银的...
缺点么，由于副镜、副镜支架必然存在的遮挡和衍射，反射望远镜的有效通光量会损失10%左右，其锐度更是和更小口径的折射镜差不多。同样的焦比，120mm的折射镜效果不会比150mm的反射镜差。
早期（现在的廉价型号也是）的球面反射镜会造成球差，后来使用的抛物面镜不会有这个问题，但是会有慧差（星点像彗星）。至于人们想出改正透镜这种东西，已经是现代的事情了。
可以看到光线没有聚集在一个点上，而是在一条线上。将近一个世纪后，1758年，折射望远镜成功地扳回了一局——消色差(Achromat)望远镜诞生了。通过使用两种折射率不同的玻璃透镜，消色差透镜组让红光（656 nm）和蓝光（486 nm）的焦点重合了。科学家们终于可以造能用的短焦距折射望远镜了，这对于当时反射率低下的反射望远镜来说无疑是一个很好的补充。
呃，其实还有复消色差（Apochromat, APO）和超级复消色差（Superachromat, Super APO）设计。前者于1763年被设计完成，后者则是晚得多的产物了...APO校正了三个波长的焦点；Super APO校正了四个。APO这个词也经常被用在相机镜头里，其实目的只是说明该镜头的色差很小而已...
通常来说，APO和Super APO都会使用萤石镜片/ED（低色散）镜片/UD（超低色散）镜片。有一些消色差设计也会用到萤石镜片或者ED镜片。ED、UD镜片其实就是稀土玻璃，本质上就是为了模仿天然萤石（氟化钙晶体）镜片而开发的...=w=
到此为止我一直在说望远镜，而且已经几乎把望远镜的发展历史讲完了。说好的“光学”简史呢？因为眼镜什么的几百年来没啥变化，而摄影术接下来才要出场呢=w=
1816年，法国人约瑟夫•尼塞福尔•涅普斯发明了摄影术，从此光学技术有了另外一片广阔的天空——镜头技术。虽然反射镜也能成像，但是由于结构太蛋疼，而且透镜明显更方便灵活，透镜组成为了相机镜头的绝对主流。（20世纪出现了折反射镜头，但用处比较少）
早期的摄影师们都很想不开，用的是单片凸透镜做镜头。于是...
然后摄影师Chevalier把Dolland的消色差望远镜头反过来，做出了这样一个玩意：
反过来之后，像场平整了，但是球差增大了很多。Chevalier在镜头前加了一个光圈来抑制球差。摄影镜头不能忍像场不平。天文望远镜不能忍球差和小口径。就这样这个镜头，成为了世界上第一个多片式镜头...因为这个镜头太慢（光圈小），所以只能用来拍地景~
那如果要拍老婆怎么办？（如果你有的话）汝可识得此镜？
没错，这就是Petzval人像镜头，Lomography用来坑钱的那玩意~设计完成于1840年，最大光圈F/3.6, 这在当时可是最快的镜头！1841年，一只150mm F/3.6镜头被接到一台Voigtländer相机上完成了测试。你没看错。就是福伦达。虽然150mm可能显得焦距很长，但考虑到Petzval是一个中大画幅镜头，150mm也不算太长。Lomography的那只Petzval和原版相去甚远，只是继承了一部分设计罢了...焦距改成了85mm，最大光圈增大到2.2.不过Petzval只有中间10°-20°是锐利的，也就是说，边缘画质像翔一般哦~
其实从这里起，望远镜的设计就已经和相机镜头分道扬镳了。
望远镜的设计要求其实很简单：更简单（高透过率）、做得更大、无限远好就足够了，只要口径够大分辨率高，其他的都不是事。而相机镜头：复杂也没关系，但是我们要低色差，大光圈，平像场，全距离上的适应性，低畸变...只要像质好，复杂也没关系。
1862年的哈里森/施尼泽球(Harrison & Schnitzer Globe)镜头是第一款成功的广角镜头。它能提供92°（80°为实用）的视觉，F16（F30为实用）的最大光圈。它成功的秘诀，正是因为它是一类对称镜头。
如图所示，左右两组透镜组的设计完全相同，只不过反向放置而已。左边产生的像差会被右边同样的镜组消除。这种设计被发现能够自动校正横向色差、慧差和畸变，在计算机被发明之前的时代这种设计被广泛使用。哪怕一些现代镜头，比如蔡司Biogon，也是采用对称设计。在十九世纪后半叶，对称设计几乎主宰了相机镜头领域。
1858年第一个可变光圈被发明出来，而在1880年上下摄影师们终于（？）意识到光圈和景深有关了。于是他们纷纷装上了可调光圈...不过直到1949年，现代的光圈档数才被确定下来。
19世纪末20世纪初是科学技术大发展的时期。诸多开挂一般的新科技彻底改变了各行各业的游戏规则——这当然也包括光学这一行业。19世纪末20世纪初这个时间，本来就是近代到现代的过渡期。
大量经典的相机镜头结构井喷：我只是来放图的，懂的自然懂~
其中包括了第一支望远镜头和第一支真正的消色差镜头。这直接革了老一代镜头的命，双高斯镜头的出现可谓是还了对称镜头一点尊严。
哦还有，第一支真正意义上的变焦镜头是1902年发明的哦~
柯达式照相机的出现
柯达式照相机的出现，是“胶卷”之所以等同于“胶片”的原因。1885年，乔治•伊斯曼发明了卷装胶片。1888年开始上市的“柯达”照相机内有能拍100张照片的胶卷，一枚固定焦距固定快门速度的镜头，还有盒子型的身材。相机拍摄完毕之后，要整台寄回柯达公司进行处理。
柯达相机的售价极为低廉，操作极其简单，它成功地将摄影带到了人民群众之中。1900年生产的“布朗尼”相机的售价为1美元，相当于今天的28美元，也就是180人民币左右。以摄影器材的观点来考量，即使是在当时，柯达相机也不是什么高大上的东西。
柯达公司也深知这一点，于是对症下药，提出了一个非常诱人的口号：You Press the Button, We Do the Rest.
1901年出现的柯达布朗尼二号相机更是定义了120胶卷。自从柯达相机出现后，什么湿版摄影银版摄影都一下成为了过期的产物。初期，胶卷的规格很混乱，但120胶卷慢慢地占据了市场的主流。它在很长一段时间内维持了它的霸主地位，直到60年代后期才被135胶片取代其主导地位。拜此所赐，全部的相机和镜头都要重新设计。当然，摄影“烧油”们是不会满足于使用大众化的120胶卷的。"Serious"的摄影师们还是坚守着他们的中大画幅相机，比如4×5，8×10（甚至更大）的相机。即使是视机动性为第一要务的摄影记者们，也还是一直坚持使用4×5 Press相机，比如说美帝的Graflex Graphic系列，从1912年一直延续到1973年...至今，Graflex的后背接口还是大画幅后背接口的绝对主流。
光学镀膜的发明
1886年，约翰•斯特拉特，第三代瑞利男爵发现了某种天然物质可以充当反反射涂层，提高镜头的效率。这位男爵也是狂拽炫酷屌炸天的人物，就是他解释了“天空为什么是蓝的”、提出了“双耳效应”、参与编写了《大英百科全书》、发现了稀有气体...1904年第一款人工制作的光学镀膜被开发出来，从此镀膜技术成了光学技术的另外一个战场，也大大地提高了所有光学器材的效率。现在天朝的土炮望远镜为什么都是反射镜？因为土炮弄不到这种光学镀膜啊...
电影的发明
如同摄影术的发明一样，电影的发明也是科学史上的一次重要事件。最早的电影出现在1890年代，然后专利狂魔爱迪生很快申请了一系列相关专利，采取“收保护费”的形式来从新生的电影工业中分一杯羹。各地的导演都很不服这位专利狂魔，于是就搬到了西边——洛杉矶周边。在这偏僻的农村里，（划掉）山高皇帝远地乱没王管，爱迪生的专利就如同一张废纸。同时，这个地方的气候相当良好，蓝天白云的，很适合拍片。想必大家也知道这个地方的名字叫做好莱坞。
折反式望远镜的发明
伯恩哈德•施密特于1931年发明了施密特改正板，用于纠正大口径短焦距的球面镜的球差。
四年后苏联科学家马克苏托夫在施密特工作的基础上，使用更容易制作的弯月形透镜完成了同样的目标。马克苏托夫-卡塞格林式望远镜（马卡）是大多数折反镜头的原型，因其结构简单，而且能够使用介质封死镜筒内部空间，以提供全天候适应性。简单来说就是更耐操。
未完待续
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