|无反结构下的光学精华，谈谈索尼12-24GM
诸位好久不见 ， 早在几年前 ， 我就曾经提到过无反结构短法兰距短镜后距对极大光圈镜头和广角镜头的设计大有裨益 ， 究其原因 ， 简单来说就是短镜后距让给予了后镜组更多的设计空间 ， 使其更胜任像差校正的工作 ， 能在保持设计规格的同时减小前组体积 。 而前段时间索尼发布的12-24mm F2.8 GM则是无反时代广角镜头的最重要代表作 ， 样张网上应该都很多了 ， 今天就重点分析一下它的光学设计吧 。
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直线投影广角镜头可以说每1mm的缩短都会带来视角的剧烈变化 ， 全画幅16mm的视角简单计算一下约为108度左右 ， 缩短到14mm时可达约114度 ， 12mm则来到约122度 ， 11mm更是惊人的126度 。 结构基本都是反望远型 ， 焦距越短设计难度就越大 ， 因为这种前置负镜组设计会导致比较严重的失对称性（相对于孔径光阑） ， 越是超广角 ， 前组产生的像差就越大 ， 增加整个镜组的调校难度 。 所以超广角镜头要解决的第一个问题就是前组的取舍 ， 前组也是对超广角镜头性能影响最大的部分 。
直观来说 ， 减小前组的尺寸可以缓解这个问题 ， 但为了保证视角就意味着需要加大前组折射率 ， 不免又会带来额外的像差 ， 所以在这一步如何选择 ， 就成为了类似规格超广角镜头体型大相径庭的关键原因 ， 比如佳能EF 11-24mm：
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它采用的就是低折射+大直径材料 ， 前组折射率最大的材料也应该不到1.8 ， 所以第一片的直径在80mm以上 ， 这也是将其限制在F4光圈的原因之一 ， 这个设计思路在长镜后距的基础上若要做F2.8 ， 尺寸将一发不可收拾 。 正因如此 ， 无反时代的超广角镜头基本上都会选择与之相反的高折射+小直径材料 ， 再加上镜后距的先天设计差别 ， 所以在体型上才有如此明显的不同 。 但无论采用哪种设计思路 ， 现代超广角镜头的前组都会倾其所有地进行堆料 ， 与此同时后组也会采用大量特殊材料来继续补正 ， 这也是为什么超广角镜头无论光圈大小是多少 ， 价格都相对较高的重要原因 ， 即便是老蛙最新发布的11mm F5.6也是如此 。
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从设计上来看 ， 索尼同样12-24GM遵循了上述广角镜头设计的基本准则 ， 前组2片直接用上了超级非球面 ， 据称这是索尼E卡口镜头中使用过尺寸最大的研磨非球面 ， 理论上应该采用了磁流变抛光 ， 大幅提高面型精度 ， 将波前差降低到极限衍射限制以内 ， 控制球差以提升分辨率 ， 并影响虚化光斑形态 ， 从它的背景光斑形态来看 ， 总体为球差过校正：
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因为第一片镜头将引入大量的畸变 ， 所以在这个整个系统离轴光线入射高度最高的位置引入非球面量为正的面型将更容易校正畸变 ， 然后紧接的第二片非球面处于离轴光线入射高度变低的位置 ， 此时采用非球面量为负的面型来校正由第一片引发的像散 ， 就能很大程度降低广角镜头最关键的两大像差 ， 为后组校正减压 。
除此之外 ， 12-24GM的非球面布局也是远离孔径光阑的前后端配置 ， 这个设计可以有效地减小倍率像差 ， 这对于基本上设计目的主要是风光主题的超广角镜头来说具有实际意义 ， 也是大多数广角镜头的共性 。
总体来看12-24GM可以说是堆料猛如虎 ， 除了3片超级非球面 ， 还有2片超低色散（如FCD100）、3片低色散（如FCD1）和1片模压非球面 ， 材料成本高昂 ， 但设计比较合理 ， 基本上都用到了刀刃上 ， 制造与装配也很好地还原了理论性能 ， 像差校正做得很好 ， 即便是极限边缘区域F2.8全开也有相当高的素质 ， 彗差、像散等轴外像差校正都很出色 ， 倍率色差也几乎看不到 。 但像差校正光带比较偏重于中心部分 ， 边缘区域的轴向色球差比较明显 ， 也就是在近距离大光圈拍摄时 ， 边缘区域的虚化光斑会呈现黄蓝色环形态且存在一定的形变：
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