|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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【|无反结构下的光学精华，谈谈索尼12-24GM】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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但显然这不是这颗镜头的主要使用面 ， 没有太大必要去纠结这个细节 。 作为12-24mm F4的升级版 ， GM版将光圈加快1档但价格也几乎翻了一番 ， 但用料提升很明显（特殊工艺镜片数量增多、口径增大、采用双对焦镜组） ， 边缘画质几乎是质的不同 ， 不过风光基本是缩光圈拍摄 ， F2.8的优势在这个主题下并不算特别明显 ， 星空主题也有更强力的大光圈定焦镜头可选择 ， 所以这次升级与其说是基于需求 ， 不如说主要是秀肌肉 ， 适合搭配A7R4数毛 ， 心情美美哒 。
除此之外 ， 12-24GM必须要注意一个使用细节 ， 配合自动对焦使用时一定要选择单次对焦 ， 不要连续自动对焦 ， 更不要选择全域对焦点自动 ， 追焦响应设置不要过于灵敏 ， 因为12-24GM有小幅度的呼吸效应 ， 拍摄视频时倒是不会造成什么困扰 ， 但在连续自动对焦时两个对焦组不断地位移 ， 半按快门仔细观察边缘区域会发现由呼吸效应导致的画面抖动（有意思的是 ， 设计双对焦组的本意就是抑制呼吸效应 ， 但12mm视场实在太大 ， 所以校正并不完全） ， 而这时候拍摄的照片无论是什么光圈值 ， 都有相当高的几率会导致边缘锐度大幅下降：
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所以在使用12-24GM拍摄风光时一定要选择单次对焦模式 ， 这样才能做到真正的物尽其用 。
变焦设计方面 ， 12-24GM采用了整组同向全动的形式 ， 通过内部组的位移差来保证像面位置的恒定 ， 这个设计最大的挑战就是风沙水雾侵蚀 ， 应对恶劣环境可能还是需要谨慎 ， 除此之外作为主打风光的镜头 ， 灯泡前组的设计使其暗角能够得到有效的控制 ， 但也意味着无法加装旋入式的滤镜 ， 卡口位置预留了一个异形的软质滤镜膜插槽：
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但一来基本没有为摄影镜头设计的滤镜膜 ， 二来它还需要用户自行裁剪 ， 所以只能说是战略性存在 ， 前置支架滤镜或强吃动态范围就成了高动态风光的必然 。
除此之外还需要注意 ， 因为反望远设计本身会让前焦点位于镜头内部而且景深相当大 ， 所以镜头前组若附着较大颗粒灰尘、手指印等 ， 就会比较明显地出现在图像当中 ， 比如这张照片中出现的“眩光”其实就是一个不知道何时按上去的指纹：
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所以对于这种超广角镜头而言 ， 养成使用前处理前组污渍的习惯比较重要 ， 毕竟你不知道啥时候它就会成为毁掉你摄影作品的元凶 ， 哪怕虽然12-24GM本身的镀膜做得还算不错：
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基本上关于索尼12-24GM的设计暂时就想到这么多 ， 有其他内容我会找时间再补充 。 这颗镜头也代表了目前无反超广角变焦设计的天花板 ， 以已知的产品布局来说其他品牌要么可能推出比它规格还要高的类型 ， 比如一直在传说佳能有可能出14-30mm F2 ， 要么就是相对没有那么激进的14~16mm起步的F2.8广角 ， 所以这也算是索尼为数不多能在光学上坐到第一把交椅的型号 ， 贵是贵了点 ， 总体来说还是挺值 。
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