光學結構及成像特點

對於畫幅為36mm×24mm的135全畫幅相機來說，43mm左右焦距的鏡頭統稱為「標準鏡頭」，具體包括了40-50mm焦距的定焦鏡頭，可以寬鬆地擴展到55mm或58mm。在這些新老鏡頭的光學結構中，主要有雙高斯對稱（DoubleGauss）、天塞（Tessar）、索納（Sonnar）、反望遠（InvertedTelenes）及前組內凹等幾種主要光學結構設計。

雙高斯對稱（Double Gauss）結構

雙高斯對稱結構，Planar結構，主要用於50-100mm的標準鏡頭和中長焦鏡頭中。該鏡頭結構具有較好的像場平整度，並對球差、像散、色差等給予了很好的校正。

Planar_lenses

早期的Planar結構在誕生時，由於鏡片數量較多，且當時並未發明鏡片鍍膜技術，鏡頭的抗反光性能並不高，會產生一些嚴重的耀斑現象。而且，此種鏡頭在光圈全開時的慧形像差較明顯，以導致成像偏「軟」的現象，因此早期Planar結構鏡頭的光圈並不大，只能達到F4.5。之後，通過不斷的改良，到1950年代已經能很容易地實現F1.4光圈。過去很長時間裡，各大廠商的50mm標準鏡頭結構都非常相似，F1.4光圈的鏡頭大多是6組7片結構，而F1.8光圈大多是5組6片的設計。

Planar 1896

在雙高斯對稱結構設計中，也存在一些「變種」鏡頭，其中最具傳奇色彩的當屬蔡司為美國國家航空航天局（NASA）定製的Planar50mmF0.7。這支鏡頭的光學結構可以分為前後兩部分：前部4組6片相當於一個大光圈的85mm中長焦鏡頭，後面的2片相當於一個減焦增光結構——今天，Metabones、SpeedBoost等減焦增光轉接環，基於同樣的設計思路。

為了修正慧形像差，相機廠商開始在高端標準鏡頭中引入非球面鏡片，比較具有代表性的產品有尼康Noct 58mmf/1.2（1片大口徑研磨非球面）、AF-S尼克爾58mm f/1.4G（2片非球面鏡片），索尼的Planar T* 50mmf/1.4 ZA SSM（2片非球面鏡片），佳能EF 50mm f/1.2LUSM（1片非球面鏡片）等。值得一提的是，索尼Planar T* 50mm f/1.4 ZASSM鏡頭還採用了后組對焦，對焦性能比採用整組對焦的大多數標準鏡頭表現更好。

天塞（Tessar）結構

天塞結構，也常稱為蔡司天塞（ZeissTessar）。最初的天塞結構得最大光圈僅為F6.3。由於該光學結構的設計相對簡單，典型的天塞鏡頭中設計有4個鏡片，並將其分做3組（第3片與第片為粘合），具有解像力高、反差高、畸變較小的特點，壓倒了之前的各種鏡頭，並獲得了「相機的鷹眼」的美譽。

天塞結構的鏡頭還可分為前組與全組兩種對焦設計：前組對焦設計的優點是製造工藝較簡單，但球面像差的矯正有一定的損失，而全組對焦設計則採用了全鏡頭整體式對焦的設計，對球面像差的矯正較好，但缺點是機械結構的設計較為複雜，成本也相對較高。

現代的標準鏡頭中，採用天塞結構的產品大多為薄型鏡頭或者說餅乾型鏡頭，代表產品有佳能EF 40mm f/2.8STM（4組6片結構，包含1片非球面鏡片）、尼康的AI尼克爾 45mm f/2.8P（標準的3組4片）、Contax Y/C 45mmf/2.8（標準的3組4片）、福倫達40mm f/2.0 Ultron（5組6片結構，包括1片非球面鏡片）等。

索納（Sonnar）結構

索納結構最突出的特點是重量輕、結構簡單且光圈較大。與Planar結構相比，索納結構中的鏡片多採用了粘合工藝（第2、3、4片鏡片及第5、6、7片），其鏡片表面與空氣的接觸面更少，能大幅提升對比度及控制耀斑的產生。與天塞結構相比，其最大光圈下的色散控制能力更得以大幅提升。

如今，提到索納結構，大家首先想到的都是135mm f/2、135mmf/1.8這樣的大光圈中長焦鏡頭。實際上，在標準鏡頭中，索納結構也偶有客串，例如蔡司的ZM 50mm f/1.5鏡頭等。

反望遠結構

眾所周知，望遠式鏡頭均採用了前置凸透鏡，後置凹透鏡的放大原理，而反望遠式機構正好與之相反，多用於焦距較短的鏡頭，主要是解決單反、攝影機、大畫幅短焦需要較長鏡后距的情況。在光學設計上也有其他好處，比如入射光線更垂直於CMOS影像感測器，可大幅提升鏡頭在整個畫面區域上的解析度（尤其是邊緣畫質）。而且，此種結構還能大幅改善四角失光的問題，並能將最大光圈增大。但是，反望遠結構也有其缺點：前組鏡片的直徑較大，整體的長度與體積也較大。例如，蔡司Otus55mm f/1.4是77mm的口徑，重量約為970-1030克，而適馬的ART 50mm f/1.4 DGHSM也同為77mm濾鏡口徑，重量也達到了815克。

雖然反望遠結構設計能做到大光圈及邊緣的高畫質，但其體積與長度較大，且需要添加一些補償鏡組，來改善整體成像質量。

這是由於反望遠式結構為非整體對稱式設計，在近距離拍攝時，其成像質量往往會降低，或是造成場曲像差（由像場彎曲引發的像差），因此在結構設計中往往會加入一些額外的近攝補償鏡片與機構，以便在近拍時改變不同鏡片間的相對距離，來提高成像的清晰度。

前組內凹式設計

近年來一些標準鏡頭採用了前組內凹式結構，代表產品有索尼E 35mm f/1.8 OSS、FE 55mm f/1.8ZA，騰龍SP 45mmf/1.8 Di VC USD，蔡司的Milvus 50mm f/1.4與85mmf/1.4。其實，這些鏡頭也可分為兩部分：前組相當於是一組廣角附加鏡（為了減焦增光），后組則是一個中長焦大光圈的光學結構，例如上文提及的蔡司50mmf/0.7鏡頭，就是將「廣角附加鏡」加在鏡組後端，這種前組內凹式結構則是將「廣角附加鏡」加在鏡組前端。

從蔡司Milvus 50mmf/1.4的鏡組設計中（前組內凹式），可以看出第1片鏡片為凹透鏡，主要起到減焦增光的作用（左圖），此種設計將逐漸成為大多數新一代標準鏡頭的設計。

值得一提的是，蔡司Milvus 50mm f/1.4和索尼在2011年公布的50mmf/1.4鏡頭結構非常相似，這種設計不僅能改善畫質，還可以實現光學防抖和內對焦，提高鏡頭的解析度，但也有可能造成幾何畸變的增大，需進行矯正。