光学结构及成像特点,光学成像示意图

对于画幅为36mm×24mm的135全画幅相机来说，43mm左右焦距的镜头统称为“标准镜头”，具体包括了40-50mm焦距的定焦镜头，可以宽松地扩展到55mm或58mm。在这些新老镜头的光学结构中，主要有双高斯对称（Double Gauss）、天塞（Tessar）、索纳（Sonnar）、反望远（Inverted Telenes）及前组内凹等几种主要光学结构设计。

双高斯对称（Double Gauss）结构

双高斯对称结构，Planar结构， 主要用于50-100mm的标准镜头和中长焦镜头中。该镜头结构具有较好的像场平整度，并对球差、像散、色差等给予了很好的校正。

Planar_lenses

早期的Planar结构在诞生时，由于镜片数量较多，且当时并未发明镜片镀膜技术，镜头的抗反光性能并不高，会产生一些严重的耀斑现象。而且，此种镜头在光圈全开时的慧形像差较明显，以导致成像偏“软”的现象，因此早期Planar结构镜头的光圈并不大，只能达到F4.5。之后，通过不断的改良，到1950年代已经能很容易地实现F1.4光圈。过去很长时间里，各大厂商的50mm标准镜头结构都非常相似，F1.4光圈的镜头大多是6组7片结构，而F1.8光圈大多是5组6片的设计。

Planar 1896

在双高斯对称结构设计中，也存在一些“变种”镜头，其中最具传奇色彩的当属蔡司为美国国家航空航天局（NASA）定制的Planar 50mm F0.7。这支镜头的光学结构可以分为前后两部分：前部4组6片相当于一个大光圈的85mm中长焦镜头，后面的2片相当于一个减焦增光结构——今天，Metabones、SpeedBoost等减焦增光转接环，基于同样的设计思路。

为了修正慧形像差，相机厂商开始在高端标准镜头中引入非球面镜片，比较具有代表性的产品有尼康Noct 58mm f/1.2（1片大口径研磨非球面）、AF-S尼克尔58mm f/1.4G（2片非球面镜片），索尼的Planar T* 50mm f/1.4 ZA SSM（2片非球面镜片），佳能EF 50mm f/1.2L USM（1片非球面镜片）等。值得一提的是，索尼Planar T* 50mm f/1.4 ZA SSM镜头还采用了后组对焦，对焦性能比采用整组对焦的大多数标准镜头表现更好。

天塞（Tessar）结构

天塞结构，也常称为蔡司天塞（Zeiss Tessar）。最初的天塞结构得最大光圈仅为F6.3。由于该光学结构的设计相对简单，典型的天塞镜头中设计有4个镜片，并将其分做3组（第3片与第片为粘合），具有解像力高、反差高、畸变较小的特点，压倒了之前的各种镜头，并获得了“相机的鹰眼”的美誉。

天塞结构的镜头还可分为前组与全组两种对焦设计：前组对焦设计的优点是制造工艺较简单，但球面像差的矫正有一定的损失，而全组对焦设计则采用了全镜头整体式对焦的设计，对球面像差的矫正较好，但缺点是机械结构的设计较为复杂，成本也相对较高。

现代的标准镜头中，采用天塞结构的产品大多为薄型镜头或者说饼干型镜头，代表产品有佳能EF 40mm f/2.8 STM（4组6片结构，包含1片非球面镜片）、尼康的AI尼克尔 45mm f/2.8P（标准的3组4片）、Contax Y/C 45mm f/2.8（标准的3组4片）、福伦达40mm f/2.0 Ultron（5组6片结构，包括1片非球面镜片）等。

索纳（Sonnar）结构

索纳结构最突出的特点是重量轻、结构简单且光圈较大。与Planar结构相比，索纳结构中的镜片多采用了粘合工艺（第2、3、4片镜片及第5、6、7片），其镜片表面与空气的接触面更少，能大幅提升对比度及控制耀斑的产生。与天塞结构相比，其最大光圈下的色散控制能力更得以大幅提升。

如今，提到索纳结构，大家首先想到的都是135mm f/2、135mm f/1.8这样的大光圈中长焦镜头。实际上，在标准镜头中，索纳结构也偶有客串，例如蔡司的ZM 50mm f/1.5镜头等。

反望远结构

众所周知，望远式镜头均采用了前置凸透镜，后置凹透镜的放大原理，而反望远式机构正好与之相反，多用于焦距较短的镜头，主要是解决单反、摄影机、大画幅短焦需要较长镜后距的情况。在光学设计上也有其他好处，比如入射光线更垂直于CMOS影像传感器，可大幅提升镜头在整个画面区域上的分辨率（尤其是边缘画质）。而且，此种结构还能大幅改善四角失光的问题，并能将最大光圈增大。但是，反望远结构也有其缺点：前组镜片的直径较大，整体的长度与体积也较大。例如，蔡司Otus 55mm f/1.4是77mm的口径，重量约为970-1030克，而适马的ART 50mm f/1.4 DG HSM也同为77mm滤镜口径，重量也达到了815克。

虽然反望远结构设计能做到大光圈及边缘的高画质，但其体积与长度较大，且需要添加一些补偿镜组，来改善整体成像质量。

这是由于反望远式结构为非整体对称式设计，在近距离拍摄时，其成像质量往往会降低，或是造成场曲像差（由像场弯曲引发的像差），因此在结构设计中往往会加入一些额外的近摄补偿镜片与机构，以便在近拍时改变不同镜片间的相对距离，来提高成像的清晰度。

前组内凹式设计

近年来一些标准镜头采用了前组内凹式结构，代表产品有索尼E 35mm f/1.8 OSS、FE 55mm f/1.8 ZA，腾龙SP 45mmf/1.8 Di VC USD，蔡司的Milvus 50mm f/1.4与85mm f/1.4。其实，这些镜头也可分为两部分：前组相当于是一组广角附加镜（为了减焦增光），后组则是一个中长焦大光圈的光学结构，例如上文提及的蔡司50mm f/0.7镜头，就是将“广角附加镜”加在镜组后端，这种前组内凹式结构则是将“广角附加镜”加在镜组前端。

从蔡司Milvus 50mm f/1.4的镜组设计中（前组内凹式），可以看出第1片镜片为凹透镜，主要起到减焦增光的作用（左图），此种设计将逐渐成为大多数新一代标准镜头的设计。

值得一提的是，蔡司Milvus 50mm f/1.4和索尼在2011年公布的50mm f/1.4镜头结构非常相似，这种设计不仅能改善画质，还可以实现光学防抖和内对焦，提高镜头的分辨率，但也有可能造成几何畸变的增大，需进行矫正。