老蛙的广角镜头系列里有不少都拥有近似“零”畸变的特点，比如中画幅的17mm F4，全画幅的12mm F2.8、15mm F2，半画幅的9mm F2.8…“零”畸变为摄影师们省去了不少烦心事。
那么超广镜头是如何矫正畸变的呢？今天，就跟着 苏科大物理实验 一起，以老蛙12mm F2.8为例，讲一讲超广镜头“零”畸变的光学原理！
以下为图文版，看视频不方便的朋友可以先看看图文！
摄影镜头，焦距越小，视场越大，可拍摄的范围就越广。所以，想获得超广的视角，就要具有超短的焦距。
镜头最后一个表面到焦点的距离为后截距，单个薄透镜的后截距等于它的焦距。当后截距小于相机的法兰距时，清晰的像就无法呈现在感光元件CMOS上。
所以超广镜头设计时首先面临的难点，就是如何在保持小焦距的情况下增大镜头的后截距，使其和相机的法兰距匹配。
增加一个凹透镜，使光线进入凸透镜前先发散，就可以增大镜头组的后截距，所以超广镜头的前端一般都是凹透镜组。
凸透镜和凹透镜在光学中严格的名字是正透镜和负透镜。区分它们的方法是看透镜中间和两侧的相对厚度。中间厚两边薄的为正透镜，汇聚光线；中间薄两边厚的为负透镜，发散光线。
老蛙12mm F2.8超广镜头的前端镜片虽然凸出，但中间比两端薄，是个不折不扣的负透镜。
镜头的焦距越短，后截距/焦距的比例就越大，进而要求前端负透镜具有更强的屈光度。因此，超广镜头最前端的镜片都是非常突出的曲率设计。这就是为什么超广镜头都像一个鼓出的灯泡的原因。
后截距/焦距的比例越大，镜头组整体的平衡性破坏越严重，会引入更严重的像差，例如：色差和畸变。
广角镜头这种负+正透镜的结构，会导致正负透镜的色差叠加，产生更为严重的色差。
为了消除色差，老蛙这款12mm F2.8超广镜头，在光阑前使用了一片异常分散玻璃制成的负透镜和两组胶合透镜限制色差；在光阑后使用了两片异常分散玻璃制成的正透镜和两组胶合透镜，整体配合，有效地抑制了系统的色差。
畸变 位置确定的物平面经理想镜头成像，平面上每处的放大率都相同，它们均等比例地放大或缩小，所以像和物是相似的，不会变形。
但对于实际的镜头，平面上每处的放大率都不同，这种差异随着视场的增大愈加明显，对应两种情况。
情况一
视场越大，离视场中心点越远，放大率逐渐减小。很明显，动图中A点到视场中心的距离大于B点到中心的距离，所以A处放大率小于B处，导致像面发生形变，称为桶形畸变。一般广角镜头产生桶形畸变。
情况二
视场越大，离中心点越远，放大率逐渐变大，所以A处放大率大于B处，导致像面发生形变，称为枕形畸变。一般长焦镜头产生枕形畸变。
焦距越小，视场越广，畸变就越容易产生。
那么老蛙这款12mm F2.8超广角镜头是如何实现几乎“零”畸变的呢？
下面就来揭晓答案！
非球面镜片
球面镜片：孔径范围内曲率不变，因此对像差的矫正能力有限。
非球面镜片：丰富多变的参数使其拥有更多的变化和自由度，具有极强的像差矫正能力。
老蛙的12mm F2.8超广角镜头使用了两片非球面镜片矫正畸变。然而，非球面镜片并不是使用越多越好。
首先，面型自由度高导致其设计、加工难度和成本远大于球面镜片。
其次，高自由度的非球面镜片是一把双刃剑，它对像差的矫正非常敏感，所以很小的加工或装调误差，反而会使镜头整体的成像质量急剧下降。
因此，非球面镜片的使用，是设计、加工和装配水平的综合体现。
双对焦组
具备自动对焦(AF)功能的广角镜头，为了减小驱动马达的负担，对焦时只移动一组镜片，导致光圈前后镜头组的平衡被打破，畸变等像差的矫正能力下降。
老蛙这款12mm超广镜头为手动对焦(MF)，无需考虑对焦马达的负担，所以采用了双对焦组。对焦时，光阑前后两组镜片均移动，尽量减小因对焦引起的镜头组整体平衡性的破坏。
即使在近距离对焦时，也可以达到很好的畸变抑制效果，将其控制在1%以内，几乎达到“零”畸变。
另外，短焦距、相对较小的光圈，尤其在拍风景时，会有很大的景深。
所以，手动对焦对于超广角镜头，不是一件很困难的事情。
今天的课就上到这里啦，不知道大家get这个知识点了没？
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