原文來自於LensRental，作者是Roger Cicala

我從前看到鏡頭結構圖（也包括MTF）是繞著走的。其實現在基本也是。確實看不出啥和實際使用效果有關的東西。但是結構圖對鏡頭設計者就很有用了。能看出來很多東西。特別的是，能看出這個鏡頭的淵源。鏡頭不是憑空設計的。雖然我們現在有了很好的計算機輔助設計軟體，但從頭設計一個鏡頭，拋棄掉前人上百年的成果，仍然是不太現實的。但是鏡頭設計師也不會從本來就很差的鏡頭處起步設計。他們總是選擇比較好的鏡頭。所以，在這一百多年的時間裡，大浪淘沙加上市場選擇，就出現6種影響特別大的光學設計。現在的鏡頭都是從它們那裡繼承下來的。這六種光學設計分別是Petzval人像鏡頭、快速直線鏡頭、雙高斯鏡頭、望遠鏡頭、反望遠（後對焦）鏡頭和庫克三片鏡頭。

下面分別簡介一下這幾個鏡頭我從前寫過一個帖子，是關於像差的。最好是看這篇帖子前看下那篇。否則很可能會看暈。Petzval鏡頭這就是Voigitlander發家的東西。不過，他是從Petzval處偷來的設計。發明於1850年之前。雖然這個設計已經不太用了，但直到20世紀50年代，都是很廣泛使用的。比如投影機。“放大頭”是不是也是這種？快速直線鏡頭它的特點就是對稱於光圈。因為這個特點，它的變形、慧差和平面色差都處理得很好。然後它比較容易有球差、場曲和像散。快速直線鏡頭髮明於1860年代。因為它沒有啥變形，所以非常適合建築和風光攝影。直到1900年代，都是很流行的。我估計這也就是Eugene Atget用的鏡頭了。它的傳人很多。最有名的就是蔡司Protar和後來的Tessar了。Tessar之後又發展出了一堆好鏡頭，不過這是後話了。在庫克三片鏡頭的時候會涉及到。雙高斯鏡頭雖然叫“高斯”，但這個鏡頭設計其實是和高斯沒多少關係的。高斯只是計算和描述了這個概念，而且他還是針對望遠鏡說的。這個鏡頭最早是1888年出現的，是在高斯死了30多年之後了。雙高斯的特點是對稱於光圈（早期的鏡頭其實都是這麼設計的，否則像差會不得了），而且它還使用了全部弧形和分離的鏡片（這點和快速直線鏡頭不同），這使得它能做到很大的光圈，而且把場曲和色散的問題基本避免了。不過它也容易產生像散和球差。今天，基本上50mm的定焦鏡頭全都是這個設計的。天才的蔡司設計師蘭道夫博士在雙高斯的基礎上做了一些改進，就形成了Planar結構。當然，Protar和Tessar也是他設計的。Planar結構，或者說雙高斯，是現在50mm甚至更長一些鏡頭的標準結構了。大中畫幅和RF上這種結構更是常見。看看下面的結構圖就很清楚了。望遠鏡頭“望遠”在這裡的準確定義應該是“鏡頭的實際長度小於焦距”。這個結構是1880年代發明的，雖然它真正廣泛的使用要到1920年代了。望遠鏡頭都是透過一個正鏡片在前，一個負鏡片在後達成長焦距的。望遠鏡頭後面的負鏡片其實是放大了畫面，所以你說它就是一個內建了增距鏡的鏡頭也不無不可。所以它的光圈也很受限制，就算是要做大，成本也很高（想想200/2和600/4吧）。它也容易有桶狀畸變和軸向色散。所以好的望遠鏡頭裡通常會有許多超低色散玻璃或螢石。基本上超過135mm的SLR鏡頭都是望遠結構。餅乾頭或特別小的鏡頭也會用到這個結構，來減小鏡頭的體積。反望遠（後對焦）鏡頭這種鏡頭和望遠鏡頭的結構剛好是反著的，就是負鏡片在前，正鏡片在後。它的特點就是：讓焦距可以小於鏡後距。因為鏡後距就是鏡頭的物理長度的最低限制，不能再小了。它的缺點也很多：場曲、慧差、平面色散、變形都有。這種鏡頭最早是Anegenieux在20世紀20年代為一種攝影機研製的。因為這種攝影機的稜鏡限制了鏡後距。不過它真正的興起是因為SLR：SLR的反光鏡決定了鏡後距不能太小。所以想要做廣角鏡頭。這種結構是必須的。在下面這個圖就可以看出為啥廣角那麼貴了。這是蔡司的21/2.8鏡頭剖面圖。大家可以看到裡面的複雜程度。而50mm的頭是要簡單得多的。所以廣角頭經常很貴很大，畫質還不咋樣，就是因為它的光學設計限制了。比較小鏡後距的機器（比如RF和微單），這個問題就要小。庫克三片式鏡頭這種鏡頭是這六種基礎設計裡最重要的。因為它是變焦的基本。這種鏡頭是1890年代由英國的鏡頭設計師Dennis Taylor設計的。這種鏡頭對常見的7種相差都有不錯的抑制。但最神奇的是，透過移動它中間的鏡片的位置，它的焦距和光圈都會改變。這是它最大的特點，現在的變焦鏡頭都是或多或少採用了這種結構。比如下面的第一個變焦鏡頭，Voigtlander Zoomar。至於它的後續就太多了。什麼Sonnar, Elemar, Triotar，望遠鏡和顯微鏡也經常用這個結構。透過下面幾個例子我們可以看到現代的鏡頭是如何利用了上面的幾種基本設計。首先是廣角變焦頭。明顯的後對焦設計。前面是彎曲的負鏡片，後面則是正鏡片。然後它們也有類似的問題：雖然用了很多鏡片，但邊角的像差糾正不是那麼好。然後是望遠變焦鏡頭。可以發現，它們都是用瞭望遠結構。前面是正鏡片，後面是負鏡片。第三是標準變焦。這種鏡頭主要用的是比較弱的後對焦設計。所以它通常無法突破135mm。超過這個焦距，就要用到望遠設計了。最後是我們常說的“大變焦”。它的結構從哪種結構來的很難看出來，因為它的設計太複雜了。必須同時兼具後對焦、望遠、庫克三片的特點。人是無法設計出來的。必須靠電腦。所以它的畫質也不能和結構比較簡單的鏡頭比。

鏡頭的組成部分

鏡頭內部的東西一般不需要使用者考慮。你還記得以前的錄影機上都貼有“嚴禁使用者自行維修”的標籤嗎？這一點對大部分——如果不是全部——鏡頭也同樣有效。你唯一需要了解的事情是，鏡頭內部各有不同數量和功能的鏡片。

鏡片中有些是固定在鏡筒上的，有些則是可移動的。鏡頭頭有可移動鏡片（組）的主要原因是為了實現對焦、變焦或光學防抖。具體內容後文會講到。

鏡頭外部有很多不同的開關和標識。不同廠家的鏡頭外觀看起來會有很大不同，不過上圖中標出了主要的鏡頭標識。你能在鏡頭上發現的主要的開關是“MF/AF”切換鍵——用來在手動對焦和自動對焦之間切換。

相機鏡頭之所以昂貴，跟電腦的CPU一樣，原因在於它是高科技產品，相機鏡頭的製造涉及了高精度鏡片加工，奈米級增透鍍膜等複雜工藝。其中不少工藝甚至是商業機密，不為外人所知。

至於相機的鏡頭裡面怎麼樣，我可以提供一下我的佳能50L不完整的拆機圖片給你看看。

這是佳能50L搭配佳能1DX的樣子。

取下鏡頭，然後只要把鏡頭屁股卡口位置的4枚螺絲擰下，即可完成初步的分解。

下面的4個部件分別是金屬卡口環、密封橡膠環、塑膠的電子觸點定位環、電子觸點定位壓圈。

再拔下50L鏡頭上的AF/MF開關的排線，50L的鏡身套筒也可以取下來了。（50L外殼的材質，透過拆解可以確認它是塑膠的。）

接下來是50L的電路板，電路板並沒有螺絲固定，只要將電路板上的排線拔下即可。此前我拆過佳能的廉價鏡頭，相比之下，50L這類比較高階的鏡頭電路板排線介面採用了比較高階的元件，均有拔插開關。

這是拆解下的電路板。

電路板背面——其中還有一枚IC還被佳能remark。

由於套筒已經取下，這個時候神秘的USM（環形超聲波馬達）也暴露在我們眼前。

接下來，拆解鏡組。