老蛙的廣角鏡頭系列裡有不少都擁有近似“零”畸變的特點，比如中畫幅的17mm F4，全畫幅的12mm F2.8、15mm F2，半畫幅的9mm F2.8…“零”畸變為攝影師們省去了不少煩心事。
那麼超廣鏡頭是如何矯正畸變的呢？今天，就跟著 蘇科大物理實驗 一起，以老蛙12mm F2.8為例，講一講超廣鏡頭“零”畸變的光學原理！
以下為圖文版，看視頻不方便的朋友可以先看看圖文！
攝影鏡頭，焦距越小，視場越大，可拍攝的範圍就越廣。所以，想獲得超廣的視角，就要具有超短的焦距。
鏡頭最後一個表面到焦點的距離為後截距，單個薄透鏡的後截距等於它的焦距。當後截距小於相機的法蘭距時，清晰的像就無法呈現在感光元件CMOS上。
所以超廣鏡頭設計時首先面臨的難點，就是如何在保持小焦距的情況下增大鏡頭的後截距，使其和相機的法蘭距匹配。
增加一個凹透鏡，使光線進入凸透鏡前先發散，就可以增大鏡頭組的後截距，所以超廣鏡頭的前端一般都是凹透鏡組。
凸透鏡和凹透鏡在光學中嚴格的名字是正透鏡和負透鏡。區分它們的方法是看透鏡中間和兩側的相對厚度。中間厚兩邊薄的為正透鏡，匯聚光線；中間薄兩邊厚的為負透鏡，發散光線。
老蛙12mm F2.8超廣鏡頭的前端鏡片雖然凸出，但中間比兩端薄，是個不折不扣的負透鏡。
鏡頭的焦距越短，後截距/焦距的比例就越大，進而要求前端負透鏡具有更強的屈光度。因此，超廣鏡頭最前端的鏡片都是非常突出的曲率設計。這就是為什麼超廣鏡頭都像一個鼓出的燈泡的原因。
後截距/焦距的比例越大，鏡頭組整體的平衡性破壞越嚴重，會引入更嚴重的像差，例如：色差和畸變。
廣角鏡頭這種負+正透鏡的結構，會導致正負透鏡的色差疊加，產生更為嚴重的色差。
為了消除色差，老蛙這款12mm F2.8超廣鏡頭，在光闌前使用了一片異常分散玻璃製成的負透鏡和兩組膠合透鏡限制色差；在光闌後使用了兩片異常分散玻璃製成的正透鏡和兩組膠合透鏡，整體配合，有效地抑制了系統的色差。
畸變 位置確定的物平面經理想鏡頭成像，平面上每處的放大率都相同，它們均等比例地放大或縮小，所以像和物是相似的，不會變形。
但對於實際的鏡頭，平面上每處的放大率都不同，這種差異隨著視場的增大愈加明顯，對應兩種情況。
情況一
視場越大，離視場中心點越遠，放大率逐漸減小。很明顯，動圖中A點到視場中心的距離大於B點到中心的距離，所以A處放大率小於B處，導致像面發生形變，稱為桶形畸變。一般廣角鏡頭產生桶形畸變。
情況二
視場越大，離中心點越遠，放大率逐漸變大，所以A處放大率大於B處，導致像面發生形變，稱為枕形畸變。一般長焦鏡頭產生枕形畸變。
焦距越小，視場越廣，畸變就越容易產生。
那麼老蛙這款12mm F2.8超廣角鏡頭是如何實現幾乎“零”畸變的呢？
下面就來揭曉答案！
非球面鏡片
球面鏡片：孔徑範圍內曲率不變，因此對像差的矯正能力有限。
非球面鏡片：豐富多變的參數使其擁有更多的變化和自由度，具有極強的像差矯正能力。
老蛙的12mm F2.8超廣角鏡頭使用了兩片非球面鏡片矯正畸變。然而，非球面鏡片並不是使用越多越好。
首先，面型自由度高導致其設計、加工難度和成本遠大於球面鏡片。
其次，高自由度的非球面鏡片是一把雙刃劍，它對像差的矯正非常敏感，所以很小的加工或裝調誤差，反而會使鏡頭整體的成像質量急劇下降。
因此，非球面鏡片的使用，是設計、加工和裝配水平的綜合體現。
雙對焦組
具備自動對焦(AF)功能的廣角鏡頭，為了減小驅動馬達的負擔，對焦時只移動一組鏡片，導致光圈前後鏡頭組的平衡被打破，畸變等像差的矯正能力下降。
老蛙這款12mm超廣鏡頭為手動對焦(MF)，無需考慮對焦馬達的負擔，所以採用了雙對焦組。對焦時，光闌前後兩組鏡片均移動，儘量減小因對焦引起的鏡頭組整體平衡性的破壞。
即使在近距離對焦時，也可以達到很好的畸變抑制效果，將其控制在1%以內，幾乎達到“零”畸變。
另外，短焦距、相對較小的光圈，尤其在拍風景時，會有很大的景深。
所以，手動對焦對於超廣角鏡頭，不是一件很困難的事情。
今天的課就上到這裡啦，不知道大家get這個知識點了沒？
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