從高橋泰夫走到平川純，再從平川純邁向小織雅和

今年1月份，松下發布了一款大光圈全畫幅鏡頭，該鏡頭為13枚11組，內含兩枚非球面鏡和三枚ED鏡片的覆雜結構。

往前追溯至2018年9月，佳能也發布了一款大光圈全畫幅鏡頭，該鏡頭為更覆雜的15枚9組結構，包含一枚UD鏡片（觀音家的低色散鏡片，觀音官網介紹：兩片UD鏡片相當於約一片螢石鏡片的效果。很多網站注解為超級低色散，為瞎文明扯）和三枚非球面鏡。

繼續往前追溯一個月來到2018年8月，尼康也發布了一款大光圈全畫幅鏡頭，12枚9組的設計內含兩枚ED鏡片，兩枚非球面鏡，一樣的相當覆雜。

再往前追溯，2018年，賓得也發布了一款大光圈鏡頭，15枚9組的多覆合結構，一枚非球面鏡和三枚AD鏡片也可以說是非常覆雜了。

魔王不嫌累，再往前看看，來到2015年，騰龍也發布了一款大光圈鏡頭，內含兩枚非球面鏡和一枚LD鏡片（他媽龍的低色散鏡片）組成的10枚8組結構。

在看看2014年，適馬發布了一款ART系列大光圈鏡頭，該鏡為13枚8組的多膠合結構，3枚SLD鏡片（Special Low Dispersion，西格瑪的低色散鏡片）和一枚非球面鏡片的組合，在當年可謂是堆料了。

最後往前看看，2013年的蔡司，沈寂多年之後終於發布了一款自己設計的攝影鏡頭，12枚10組的結構內含一枚非球面鏡和多達6枚低色散鏡片，震撼了整個35mm系統。

看了這麽多枯燥的文字，還是來看圖說話：

看到這些鏡頭結構圖，想必各位看官完全不用我說，也都知道我說的都是些什麽鏡頭了吧！

但是，如果放在10年前，就算看到這些鏡頭結構，怕是絕大多數朋友都不會想到，這些設計居然是35mm的大光圈標鏡設計吧。10年前，絕大多數的朋友還停留在雙高斯標鏡的認知上，對光學稍微熟悉些的朋友還會說出tessar結構和sonnar結構藍本的標鏡。到底，這些年發生了什麽，是什麽原因讓標鏡的設計在這麽短時間內發生了如此翻天覆地的變化呢？

吃瓜魔王聊聊自己對35mm系統標鏡演變的一點認識。

標準鏡頭的結構種類非常之多，繁雜難以梳理，但是主流及重要的結構想必大家也都非常清楚：Tessar結構、雙高斯結構、Sonnar結構、反遠望結構和其他。Tessar因為其光圈始終未能喂飽用戶，而Sonnar的中焦因為其後鏡距問題限制了發展，均不在此贅述，畢竟很多人認為，雙高斯結構才是當代大光圈高速標鏡的王道，我們著重講講大行其道的雙高斯設計。

在聊標鏡的歷史之前，魔王要先Diss一下網上各種胡說八道：50之所以稱之為標鏡，網上最為普遍的胡扯是說50mm最接近人眼的視角。眾所周知，50mm焦距視角約為47°，人單眼視角超過140度，單眼有效視角只有25°左右，根本和47°邊都不沾，你跟我扯呢？。

辣麽真相是什麽呢？追本溯源至1925年，最早推出35mm聯動測距相機的Leica I（Model A），其創始設計師巴納克喜歡50mm的焦段，配備的四款鏡頭（Anastigmat, Elmax, Elmar, Hektor）都是50mm。再加上Leica相機引發了一陣仿制的風潮，隨之上市的仿制相機都將標準鏡頭確定在50mm，就成了一種約定俗成的趨勢了。對，就這麽簡單！並沒有什麽ISO國際標準，也沒有什麽人眼的傳奇。

當然，早在徠卡生產相機之前，很多廠家就已經用對角線作為標準鏡頭了，UR-Leica原型徠卡相機用的是一個42mm的鏡頭。所以，對角線才是標準鏡頭的真諦！（此處賓得FA43 f1.9笑出了聲）

☆☆為什麽雙高斯標鏡成為主流☆☆

一句話概括：生產工具決定了生產力，新材料的發明總是帶來整個產業的升級（馬克思恩格斯真偉大！）。

1、對稱結構，消除相差

雙高斯結構是一種應用厚透鏡和薄透鏡組合利用光闌前後的（相對）對稱性消像差的結構。

對稱性結構光闌處於光學系統的中間，如果結構完全對稱（物像倍率為-1倍）的時候，彗差、畸變和倍率色差這三種橫向像差能夠前後相抵消也就是說，設計一個結構對稱，物像倍率為-1的系統，只需設計一個校正球差、像散、場曲和位置色差的半部系統，則左右兩個半部便合成一個校正所有七種像差的系統。

當然，嚴格意義上並不存在絕對的對稱結構，物像也並不是對稱的，其實雙高斯結構從100年前就已經不具備嚴格意義的對稱性了（哈哈哈哈，感覺被騙了吧）。雖然如此，這種利用對稱性抵消像差的作用仍然近似存在，只要對對稱結構稍作調整，依然可以做到各種像差的修正。

雙高斯結構本身的對稱性，對設計者來說，最棒的地方就在可以相互抵消橫向色差。對稱性能夠很容易的對橫向像差做校正，並且使球差、像散、場曲和色差也得到很好的校正。正是因為雙高斯結構對稱性的這種特點，使得光學設計工作大大的簡化了。

然而，光是對稱性並不能促使雙高斯結構獲得蓬勃發展的能量，其實更早的TESSAR結構也具有對稱性，甚至更早的COOKE和Protar都是具有對稱性的結構。雙高斯的命運將在1920年被改寫。

2、高折射率玻璃出現

在1890年之前，攝影鏡頭的設計和發展總是圍繞著提高速度與消除像散與變形。從1839年攝影術發明直到1890年，鏡頭設計始終缺乏一些重大的突破與革新，直到1890年。

1890年，Ernst Abbe（恩斯特·阿貝）和Otto Schott（奧托·肖特）研制出了新型的玻璃品種——鋇冕玻璃。科學技術是第一生產力這句話在當時被印證著，鋇冕玻璃的發明，給解決鏡頭的像散問題起到了決定性的作用，鏡頭設計開始起了翻天覆地的變化。

新玻璃的應用直接催生了Tessar，從Tessar的誕生到大行其道也不過十多年時間。

1888年，Alvan G. Clark（克拉克）將高斯結構X2背靠背，發明了雙高斯結構，並注冊了專利。

1896年，蔡司的Paul Rudolph（保羅·魯道夫）將一枚厚凹鏡改為折射率接近的兩枚膠合，這樣有效抑制了色差，這就是Planar的誕生。時運不濟，命途多舛，魯道夫需要的高折射玻璃還未出現，魯道夫只能將注意力轉向Tessar的研發。

之後的20年，高折射玻璃的研發突飛猛進，冕玻璃的大量出現和應用，給光學設計添上了濃墨重彩的一筆。

1920年，這是非同尋常的一年，Taylor-Hobson公司走運的設計師Horace William Lee（不是做衣服的那位Lee）點亮了和魯道夫不同的科技樹。Lee他采用了折射率較高的冕玻璃，而魯道夫當年是用低折射玻璃，高折射的冕玻璃直接將LEE的設計推向了F2.0，這是從前雙高斯設計想都不敢想的一個黑科技。

Lee推出高折射玻璃組成的非對稱雙高斯設計之後，各廠光學設計師也都發現，Lee的這個非對稱設計真是個寶，於是紛紛效仿，師奶的Xenon、蔡司的Biotar都將光圈推向了F2.0甚至更高。

這個時期，各廠家的這些鏡頭，光學素質的差異主要體現在高折射玻璃的使用上，似乎是誰有更好的高折射玻璃，誰就有素質更好的雙高斯鏡頭。高折射玻璃成為雙高斯鏡頭設計的關鍵技術，成為評判雙高斯鏡頭的價值的一個重要參考指標。眾多經典的雙高斯鏡頭，也都是搭著高折射玻璃的快船，鑄造空前的成就。

3、光學鍍膜的廣泛應用

Lee開先河的非對稱雙高斯結構在當時的歷史條件下，雖然是非常優秀的光學結構，但是由於無鍍膜時代的鏡頭，鏡片數量限制不能太多，無論是1896年的魯道夫的設計，還是1920年Lee的非對稱設計，6枚4組的結構已經達到了8個空氣面，光線在鏡片之間瞎“文明”反射，那個炫光和鬼影，根本沒法看，通光量也損失慘重！這時候在跟我談什麽發揮固有的光學結構的優勢都是扯呢！非對稱雙高斯的市場普及和進一步發育也都被限制的死死的。這種制約表現在：比如想要再增加鏡片或增加空氣面來修正像差？沒門！就問你眩光怕不怕！這使得雙高斯這種光學結構在技術上仍然欠缺一環，仍然沒有達到適應廣泛應用的技術指標，萬事齊活只欠那個東風。

1896年，Harold Dennis Taylor發現光學鏡片的防反射塗層現象，1904年注冊專利並開始給鏡片增加防反射塗層，1935年Smakula點亮了鏡片單層真空鍍膜技術的科技樹，注冊了單層真空鍍膜專利，徹底解決了鏡片鍍膜技術問題。

鍍膜的主要作用是增加光線在鏡片和空氣接觸面之間的通光量，減少光線在鏡片之間的反射，從而減少眩光和鬼影。在鍍膜條件下，光線在鏡片空氣面上的反射大大減少，使得鏡頭可以含有更多鏡片空氣面而不至於像質下降，增加了光學結構設計的自由度。

鏡片鍍膜技術的發明，使得雙高斯結構增加鏡片和空氣面修正相差的問題迎刃而解，解除了限制雙高斯結構鏡片數量的枷鎖，一舉為雙高斯結構的市場普及點亮了了最後一顆科技樹。

至此以後，雙高斯結構迎來了蓬勃的大發展時代。

4、後面雙高斯結構的變化匆匆講

雙高斯設計從蔡司的Planar開始引發關注，拔過F4.5的光圈實在不夠大家玩的，直到Lee拿新款高折玻璃把進光量提升了5倍才真正的成為“網紅”。至此以後各廠都開始模仿Lee的Series-O設計。

1927年Lee大佬再改進提升光圈，全世界首款全新雙高斯50/1.4就此誕生（真·大佬無雙啊！）。但這個設計結構甚是覆雜，以當時的工藝來說生產難度非常高，很自然的被淹沒在歷史中了。1934年，Lee又琢磨出來50/1.1的大光圈，這就是基本的6枚4組加非球面鏡的組合。1935年，另一個強人Tronnier把物方膠合鏡片拆開，簡化了Lee的設計，這個設計一直影響了雙高斯此後80多年。

當然，強人就是強人，Lee大大這回也沒閒著，20世紀30年代琢磨出各種變化設計，各種加鏡片，加非球面鏡片。所謂量變引發質變在Lee的身上應驗了，1931年，Lee設計的電影鏡Speed Panchro50/2在生產期間，員工陰差陽錯的寫錯曲率，結果催生出另一款Speed Panchro50/2（TYPO），這個無意間的失誤讓Speed Panchro產品線大量生產，並且被各方效仿，我咋就這麽不信這個故事呢！！

1944年，Wynne將六枚四組的雙高斯簡化為五枚四組，引發師奶、蔡司、尼康等各廠的效仿。

1958年，徠卡在光闌附近增加光圈鏡片以修正像散等橫向收差。

1964年，高橋泰夫和風巻友一設計的Super Takumar50/1.4，前組分離後組增加鏡片形成7枚6組方案，此方案增加了後焦距，可以很從容的應對單反相機的反光鏡，各家不用再講焦距延長到55mm或者58mm。至此，該設計成為各家F1.4標鏡之參照物，其後幾乎所有F1.4標鏡在專利引用上都指向了它，一直統治了30年之久。

1966年，又是徠卡，率先在35mm系統量產非球面鏡頭Noctilux50/1.2。此後，這個非球面鏡的雙高斯設計策略逐漸成為雙高斯設計的成熟方案。

2010年，平川純用盡傳統光學設計之技巧，平川純將光圈鏡片設計、FREE系統設計、ABC納米鍍膜等融入傳統雙高斯設計

☆☆風向開始改變☆☆

1980年，徠卡的Walter Mandler博士在《Design Of Basic Double Gauss Lenses》論文中指出，雙高斯結構固有的像差和焦點漂移，在當時那個時代綜合成本和工藝的前提下已經無法進一步改進，雙高斯成為設計制造一個更好的大光圈鏡頭的掣肘。

問題不僅於此，全開放光圈的時，雙高斯已盡顯疲態，解像力疲軟，球差難以校正，彗差無法徹底消除，中央寬闊的空氣面導致像散和桶形畸變也成為難題，這一樣樣的問題，已經很難滿足對畫質越來越苛刻的市場。尤其進入AF時代，全開光圈的相差修正成為重點。全開光圈導致球差過大，無法支撐AF對焦系統帶動整組對焦的雙高斯鏡頭準確的進行對焦。

於此同時，外部市場的變化也嚴重擠壓著雙高斯標鏡的生存空間：

電腦輔助設計的運用，對追求更高的解像力、更高的MTF、更高速的開放光圈、最少的各種像差提供了極大的便利和效率。曾經盡量簡化鏡頭結構的時代一去不覆返，電腦輔助設計可以允許更多鏡片的結構出現。

高折射低色散鏡片和非球面鏡片的大量出現和成熟應用，讓標鏡的光學設計不在拘泥於高折射鏡片的雙高斯。非球面鏡和高折射低色散鏡片在其他結構的運用也更加靈活。

進入數碼時代，用戶和光學設計師走向了同一個方向——追求光圈全開放的光學素質，雙高斯全開疲軟的畫質明顯無法滿足用戶的追求。同時，數碼傳感器放大了光學系統的色散，所有的色散在數碼傳感器中似乎都無可遁形，而雙高斯結構恰恰非常難以放入ED鏡片，雙高斯結構的凸鏡組一般都是設計為高折射率的鏡片，ED鏡片這種逆道而行的低折射率鏡片就成了色散控制的設計瓶頸。

在單反時代，預留反光板位置的操作也為後鏡距提供了必要的空間，雙高斯設計尚能控制住邊緣光線的入射角度。但是時間到了無反時代，急劇縮減的法蘭距意味著雙高斯較近的後鏡距導致邊緣入射的光線角度刁鉆了許多，嚴重影響邊緣畫質，出現紅移。

2010年，平川純將光圈鏡片設計、FREE系統設計、ABC納米鍍膜等融入傳統雙高斯設計，幾乎用盡一切可用的傳統光學技術設計出雙高斯結構的DA*55 f/1.4，此後再無超越。

臥槽，問題多到要掀桌，到底大光圈標鏡的出路在哪里？

☆☆遠心設計和反遠望☆☆

一、遠心設計

近年來，經常接觸光學設計的人會聽到一些比較新的名詞，比如遠心設計、雙側遠心、單側遠心、像方遠心、物方遠心等等，這些以前並不是經常被提起的光學概念，確實讓人一頭霧水。遠心設計原本是應用於工業鏡頭領域糾正視差而出現的設計，可以提供高分辨率影像和成像時接受平行光軸的主射線，近年來被廣泛應用於攝影鏡頭設計領域。

2013年，索尼發布了全畫幅無反相機A7和A7R，在用戶狂歡轉接神器的時候，也遇到了從前幾乎沒有遇到過的問題——紅移，雖然索尼已經為高像素的A7R的cmos的邊緣像素做了角度的調整，但問題像是一夜之間爆發出來一樣，令人苦惱。

這個問題出在哪兒呢？首當其沖的是邊緣斜射。無反的短法蘭距意味著邊緣光線以很大的角度出射在傳感器，法蘭距越短，出射光線與傳感器的夾角就越大，邊緣的失光和各種像差也都隨之不受控。

解決斜射需要將光路盡可能的垂直導入傳感器，也就是說讓出射光線盡量為平行光線，避免過度斜射而造成邊緣劣化。遠心設計中的像方遠心設計進入了設計師的視野，像方遠心設計的所有主光線都直接或者說垂直射入傳感器，因此整個圖像的受光很均勻。這個特性將數碼傳感器對入射角的依賴性最小化，以避免大角度入射光線在數碼傳感器上出現失光和紅移，尤其對無反系統是極大的幫助。

遠心設計需要使用大量的鏡片校正光路，增大後組的直徑並且盡可能大的擴大卡口口徑是必修之路，因此無論從體積、重量和鏡片數量來講，都是巨大的提升。現在知道為什麽無反系統的鏡頭總是又粗又黑又大了嗎？（我保證我沒有在開車）所以，說無反系統相比較單反系統在體積和重量上有絕對優勢的人你過來，我保證不打死你。