今年1月份，松下发布了一款大光圈全画幅镜头，该镜头为13枚11组，内含两枚非球面镜和三枚ED镜片的复杂结构。

        往前追溯至2018年9月，佳能也发布了一款大光圈全画幅镜头，该镜头为更复杂的15枚9组结构，包含一枚UD镜片（观音家的低色散镜片，观音官网介绍：两片UD镜片相当于约一片萤石镜片的效果。很多网站注解为超级低色散，为瞎文明扯）和三枚非球面镜。

        继续往前追溯一个月来到2018年8月，尼康也发布了一款大光圈全画幅镜头，12枚9组的设计内含两枚ED镜片，两枚非球面镜，一样的相当复杂。

        再往前追溯，2018年，宾得也发布了一款大光圈镜头，15枚9组的多复合结构，一枚非球面镜和三枚AD镜片也可以说是非常复杂了。

        魔王不嫌累，再往前看看，来到2015年，腾龙也发布了一款大光圈镜头，内含两枚非球面镜和一枚LD镜片（他妈龙的低色散镜片）组成的10枚8组结构。

        再看看2014年，适马发布了一款ART系列大光圈镜头，该镜为13枚8组的多胶合结构，3枚SLD镜片（Special Low Dispersion，西格玛的低色散镜片）和一枚非球面镜片的组合，在当年可谓是堆料了。

        最后往前看看，2013年的蔡司，沉寂多年之后终于发布了一款自己设计的摄影镜头，12枚10组的结构内含一枚非球面镜和多达6枚低色散镜片，震撼了整个35mm系统。

        看了这么多枯燥的文字，还是来看图说话  ：

（松下镜头结构）

（佳能镜头结构）

（尼康镜头结构）

（宾得镜头结构）

（腾龙镜头结构）

（适马镜头结构）

（蔡司镜头结构）

        看到这些镜头结构图，想必各位看官完全不用我说，也都知道我说的都是些什么镜头了吧！

        但是，如果放在10年前，就算看到这些镜头结构，怕是绝大多数朋友都不会想到，这些设计居然是35mm的大光圈标镜设计吧。10年前，绝大多数的朋友还停留在双高斯标镜的认知上，对光学稍微熟悉些的朋友还会说出tessar结构和sonnar结构蓝本的标镜。到底，这些年发生了什么，是什么原因让标镜的设计在这么短时间内发生了如此翻天覆地的变化呢？

        吃瓜魔王聊聊自己对35mm系统标镜演变的一点认识。

        标准镜头的结构种类非常之多，繁杂难以梳理，但是主流及重要的结构想必大家也都非常清楚：Tessar结构、双高斯结构、Sonnar结构、反远望结构和其他。Tessar因为其光圈始终未能喂饱用户，而Sonnar的中焦因为其后镜距问题限制了发展，均不在此赘述，毕竟很多人认为，双高斯结构才是当代大光圈高速标镜的王道，我们着重讲讲大行其道的双高斯设计。

        在聊标镜的历史之前，魔王要先Diss一下网上各种胡说八道：50之所以称之为标镜，网上最为普遍的胡扯是说50mm最接近人眼的视角。众所周知，50mm焦距视角约为47°，人单眼视角超过140度，单眼有效视角只有25°左右，根本和47°边都不沾，你跟我扯呢？

        辣么真相是什么呢？追本溯源至1925年，最早推出35mm联动测距相机的Leica I（Model A），其创始设计师巴纳克喜欢50mm的焦段，配备的四款镜头（Anastigmat, Elmax, Elmar, Hektor）都是50mm。再加上Leica相机引发了一阵仿制的风潮，随之上市的仿制相机都将标准镜头确定在50mm，就成了一种约定俗成的趋势了。对，就这么简单！并没有什么ISO国际标准，也没有什么人眼的传奇。

        当然，早在徕卡生产相机之前，很多厂家就已经用对角线作为标准镜头了，UR-Leica原型徕卡相机用的是一个42mm的镜头。所以，对角线才是标准镜头的真谛！（此处宾得FA43 f1.9笑出了声）

☆☆为什么双高斯标镜成为主流☆☆

       一句话概括：生产工具决定了生产力，新材料的发明总是带来整个产业的升级（马克思恩格斯真伟大！）。

1、对称结构，消除相差      

       双高斯结构是一种应用厚透镜和薄透镜组合利用光阑前后的（相对）对称性消像差的结构。

       对称性结构光阑处于光学系统的中间，如果结构完全对称（物像倍率为-1倍）的时候，彗差、畸变和倍率色差这三种横向像差能够前后相抵消也就是说，设计一个结构对称，物像倍率为-1的系统，只需设计一个校正球差、像散、场曲和位置色差的半部系统，则左右两个半部便合成一个校正所有七种像差的系统。

       当然，严格意义上并不存在绝对的对称结构，物像也并不是对称的，其实双高斯结构从100年前就已经不具备严格意义的对称性了（哈哈哈哈，感觉被骗了吧）。虽然如此，这种利用对称性抵消像差的作用仍然近似存在，只要对对称结构稍作调整，依然可以做到各种像差的修正。

（1888年Alvan G. Clark的设计成为双高斯的开始）

        双高斯结构本身的对称性，对设计者来说，最棒的地方就在可以相互抵消横向色差。对称性能够很容易的对横向像差做校正，并且使球差、像散、场曲和色差也得到很好的校正。正是因为双高斯结构对称性的这种特点，使得光学设计工作大大的简化了。

        然而，光是对称性并不能促使双高斯结构获得蓬勃发展的能量，其实更早的TESSAR结构也具有对称性，甚至更早的COOKE和Protar都是具有对称性的结构。双高斯的命运将在1920年被改写。

2、高折射率玻璃出现

       在1890年之前，摄影镜头的设计和发展总是围绕着提高速度与消除像散与变形。从1839年摄影术发明直到1890年，镜头设计始终缺乏一些重大的突破与革新，直到1890年。

      1890年，Ernst Abbe（恩斯特·阿贝）和Otto Schott（奥托·肖特）研制出了新型的玻璃品种——钡冕玻璃。科学技术是第一生产力这句话在当时被印证着，钡冕玻璃的发明，给解决镜头的像散问题起到了决定性的作用，镜头设计开始起了翻天覆地的变化。

      新玻璃的应用直接催生了Tessar，从Tessar的诞生到大行其道也不过十多年时间。

      1888年，Alvan G. Clark（克拉克）将高斯结构X2背靠背，发明了双高斯结构，并注册了专利。

       1896年，蔡司的Paul Rudolph（保罗·鲁道夫）将一枚厚凹镜改为折射率接近的两枚胶合，这样有效抑制了色差，这就是Planar的诞生。时运不济，命途多舛，鲁道夫需要的高折射玻璃还未出现，鲁道夫只能将注意力转向Tessar的研发。

（保罗·鲁道夫）

（1896年蔡司的Planar）

       之后的20年，高折射玻璃的研发突飞猛进，冕玻璃的大量出现和应用，给光学设计添上了浓墨重彩的一笔。

       1920年，这是非同寻常的一年，Taylor-Hobson公司走运的设计师Horace William Lee（不是做衣服的那位Lee）点亮了和鲁道夫不同的科技树。Lee他采用了折射率较高的冕玻璃，而鲁道夫当年是用低折射玻璃，高折射的冕玻璃直接将LEE的设计推向了F2.0，这是从前双高斯设计想都不敢想的一个黑科技。

（Lee在1920年的专利中的非对称双奥斯设计）

（Horace William Lee的墓地）

       Lee推出高折射玻璃组成的非对称双高斯设计之后，各厂光学设计师也都发现，Lee的这个非对称设计真是个宝，于是纷纷效仿，师奶的Xenon、蔡司的Biotar都将光圈推向了F2.0甚至更高。

        这个时期，各厂家的这些镜头，光学素质的差异主要体现在高折射玻璃的使用上，似乎是谁有更好的高折射玻璃，谁就有素质更好的双高斯镜头。高折射玻璃成为双高斯镜头设计的关键技术，成为评判双高斯镜头的价值的一个重要参考指标。众多经典的双高斯镜头，也都是搭着高折射玻璃的快船，铸造空前的成就。

3、光学镀膜的广泛应用

       Lee开先河的非对称双高斯结构在当时的历史条件下，虽然是非常优秀的光学结构，但是由于无镀膜时代的镜头，镜片数量限制不能太多，无论是1896年的鲁道夫的设计，还是1920年Lee的非对称设计，6枚4组的结构已经达到了8个空气面，光线在镜片之间瞎“文明”反射，那个炫光和鬼影，根本没法看，通光量也损失惨重！这时候在跟我谈什么发挥固有的光学结构的优势都是扯呢！非对称双高斯的市场普及和进一步发育也都被限制的死死的。这种制约表现在：比如想要再增加镜片或增加空气面来修正像差？没门！就问你眩光怕不怕！这使得双高斯这种光学结构在技术上仍然欠缺一环，仍然没有达到适应广泛应用的技术指标，万事齐活只欠那个东风。

       1896年，Harold Dennis Taylor发现光学镜片的防反射涂层现象，1904年注册专利并开始给镜片增加防反射涂层，1935年Smakula点亮了镜片单层真空镀膜技术的科技树，注册了单层真空镀膜专利，彻底解决了镜片镀膜技术问题。

（1904年最早的镜头镀膜专利）

       镀膜的主要作用是增加光线在镜片和空气接触面之间的通光量，减少光线在镜片之间的反射，从而减少眩光和鬼影。在镀膜条件下，光线在镜片空气面上的反射大大减少，使得镜头可以含有更多镜片空气面而不至于像质下降，增加了光学结构设计的自由度。

       镜片镀膜技术的发明，使得双高斯结构增加镜片和空气面修正相差的问题迎刃而解，解除了限制双高斯结构镜片数量的枷锁，一举为双高斯结构的市场普及点亮了了最后一颗科技树。

       至此以后，双高斯结构迎来了蓬勃的大发展时代。

4、后面双高斯结构的变化匆匆讲

        双高斯设计从蔡司的Planar开始引发关注，拔过F4.5的光圈实在不够大家玩的，直到Lee拿新款高折玻璃把进光量提升了5倍才真正的成为“网红”。至此以后各厂都开始模仿Lee的Series-O设计。

        1927年Lee大佬再改进提升光圈，全世界首款全新双高斯50/1.4就此诞生（真·大佬无双啊！）。但这个设计结构甚是复杂，以当时的工艺来说生产难度非常高，很自然的被淹没在历史中了。1934年，Lee又琢磨出来50/1.1的大光圈，这就是基本的6枚4组加非球面镜的组合。1935年，另一个强人Tronnier把物方胶合镜片拆开，简化了Lee的设计，这个设计一直影响了双高斯此后80多年。

        当然，强人就是强人，Lee大大这回也没闲着，20世纪30年代琢磨出各种变化设计，各种加镜片，加非球面镜片。所谓量变引发质变在Lee的身上应验了，1931年，Lee设计的电影镜Speed Panchro50/2在生产期间，员工阴差阳错的写错曲率，结果催生出另一款Speed Panchro50/2（TYPO），这个无意间的失误让Speed Panchro产品线大量生产，并且被各方效仿，我咋就这么不信这个故事呢！！

        1944年，Wynne将六枚四组的双高斯简化为五枚四组，引发师奶、蔡司、尼康等各厂的效仿。

        1958年，徕卡在光阑附近增加光圈镜片以修正像散等横向收差。

        1964年，高桥泰夫和風巻友一设计的Super Takumar50/1.4，前组分离后组增加镜片形成7枚6组方案，此方案增加了后焦距，可以很从容的应对单反相机的反光镜，各家不用再讲焦距延长到55mm或者58mm。至此，该设计成为各家F1.4标镜之参照物，其后几乎所有F1.4标镜在专利引用上都指向了它，一直统治了30年之久。

        1966年，又是徕卡，率先在35mm系统量产非球面镜头Noctilux50/1.2。此后，这个非球面镜的双高斯设计策略逐渐成为双高斯设计的成熟方案。

        2010年，平川纯用尽传统光学设计之技巧，平川纯将光圈镜片设计、FREE系统设计、ABC纳米镀膜等融入传统双高斯设计

☆☆风向开始改变☆☆

     1980年，徕卡的Walter Mandler博士在《Design Of Basic Double Gauss Lenses》论文中指出，双高斯结构固有的像差和焦点漂移，在当时那个时代综合成本和工艺的前提下已经无法进一步改进，双高斯成为设计制造一个更好的大光圈镜头的掣肘。

      问题不仅于此，全开放光圈的时，双高斯已尽显疲态，解像力疲软，球差难以校正，彗差无法彻底消除，中央宽阔的空气面导致像散和桶形畸变也成为难题，这一样样的问题，已经很难满足对画质越来越苛刻的市场。尤其进入AF时代，全开光圈的相差修正成为重点。全开光圈导致球差过大，无法支撑AF对焦系统带动整组对焦的双高斯镜头准确的进行对焦。

      与此同时，外部市场的变化也严重挤压着双高斯标镜的生存空间：

      电脑辅助设计的运用，对追求更高的解像力、更高的MTF、更高速的开放光圈、最少的各种像差提供了极大的便利和效率。曾经尽量简化镜头结构的时代一去不复返，电脑辅助设计可以允许更多镜片的结构出现。

       高折射低色散镜片和非球面镜片的大量出现和成熟应用，让标镜的光学设计不在拘泥于高折射镜片的双高斯。非球面镜和高折射低色散镜片在其他结构的运用也更加灵活。

       进入数码时代，用户和光学设计师走向了同一个方向——追求光圈全开放的光学素质，双高斯全开疲软的画质明显无法满足用户的追求。同时，数码传感器放大了光学系统的色散，所有的色散在数码传感器中似乎都无可遁形，而双高斯结构恰恰非常难以放入ED镜片，双高斯结构的凸镜组一般都是设计为高折射率的镜片，ED镜片这种逆道而行的低折射率镜片就成了色散控制的设计瓶颈。

       在单反时代，预留反光板位置的操作也为后镜距提供了必要的空间，双高斯设计尚能控制住边缘光线的入射角度。但是时间到了无反时代，急剧缩减的法兰距意味着双高斯较近的后镜距导致边缘入射的光线角度刁钻了许多，严重影响边缘画质，出现红移。

        2010年，平川纯将光圈镜片设计、FREE系统设计、ABC纳米镀膜等融入传统双高斯设计，几乎用尽一切可用的传统光学技术设计出双高斯结构的DA*55 f/1.4，此后再无超越。

        卧槽，问题多到要掀桌，到底大光圈标镜的出路在哪里？

☆☆远心设计和反远望☆☆

一、远心设计

        近年来，经常接触光学设计的人会听到一些比较新的名词，比如远心设计、双侧远心、单侧远心、像方远心、物方远心等等，这些以前并不是经常被提起的光学概念，确实让人一头雾水。远心设计原本是应用于工业镜头领域纠正视差而出现的设计，可以提供高分辨率影像和成像时接受平行光轴的主射线，近年来被广泛应用于摄影镜头设计领域。

        2013年，索尼发布了全画幅无反相机A7和A7R，在用户狂欢转接神器的时候，也遇到了从前几乎没有遇到过的问题——红移，虽然索尼已经为高像素的A7R的cmos的边缘像素做了角度的调整，但问题像是一夜之间爆发出来一样，令人苦恼。

        这个问题出在哪儿呢？首当其冲的是边缘斜射。无反的短法兰距意味着边缘光线以很大的角度出射在传感器，法兰距越短，出射光线与传感器的夹角就越大，边缘的失光和各种像差也都随之不受控。

        解决斜射需要将光路尽可能的垂直导入传感器，也就是说让出射光线尽量为平行光线，避免过度斜射而造成边缘劣化。远心设计中的像方远心设计进入了设计师的视野，像方远心设计的所有主光线都直接或者说垂直射入传感器，因此整个图像的受光很均匀。这个特性将数码传感器对入射角的依赖性最小化，以避免大角度入射光线在数码传感器上出现失光和红移，尤其对无反系统是极大的帮助。

        远心设计需要使用大量的镜片校正光路，增大后组的直径并且尽可能大的扩大卡口口径是必修之路，因此无论从体积、重量和镜片数量来讲，都是巨大的提升。现在知道为什么无反系统的镜头总是又粗又黑又大了吗？（我保证我没有在开车）所以，说无反系统相比较单反系统在体积和重量上有绝对优势的人你过来，我保证不打死你。

（奥巴zuiko25mm/F1.2）

（佳能RF50mm /f1.2L）

（大疆为哈苏设计的XCD80mm /f1.9）

二、 反远望设计

       反远望镜头原本是应用于广角镜头（其实早在1931年就由Lee在8mm电影机镜头上实现了50度视角的反远望标镜，又是Lee！又是Lee！又是Lee！），得益于它后镜距大于镜头焦距，使得在单反上能够留足反光镜箱的空间。随着双高斯结构标镜的瓶颈越来越大，很多设计师把目光瞄向了反远望结构。

       1、反远望结构较大的后镜距在单反上自不必说好处，在无反系统中，更大的后镜距也对入射光线具有更充足的空间和余地。

       2、反远望设计设计自由度更大，能够通过增加非球面镜片，增加ED或者AD镜片等等手段来抑制相差，从而更自如的克服双高斯无法克服的彗差和色散。

       3、计算机辅助设计成为日常，也让反远望这种镜片较多相对复杂的结构设计大大降低了计算的难度。

       4、反远望设计的AF镜组区别于双高斯整组对焦的设计，为部分轻小镜组，故而AF效率更高。

       5、成熟的制造工艺和公差控制，让原本对精度要求极高的反远望设计能够很好的保证其应有的素质

       6、各家反远望标镜的设计理念是——设计一个更大像场的广角镜头，在35mm系统中只利用中间画质较好的部分，如此对各类像差的修正和更加集中于中心，使得35mm画幅的画质比较均衡。

（super speed 25mm F1.2）

       日后陆续推出的新标镜将会都是远心设计或反远望设计吗？魔王看来并不必然，毕竟远心设计和反远望设计的成本造价比较昂贵，其定位应仅限于高端镜头或旗舰镜头（各位看下索尼FE55mm F1.8 ZA和尼康Z50mm f/1.8 S的价格就知道）。而双高斯设计的标镜可能定位于入门级镜头或廉价镜头。

       以上内容仅仅是魔王个人从仅有的认知瞎“文明”研究和胡“文明”推测，并不代表权威和官方定性，如有不妥，你们来打我啊。