文：Alex
相信大家都有留意到，遠攝鏡的鏡身都偏長；相反廣角鏡則偏短和粗，而且往往擁有一片相對大尺寸和凸出的鏡片。為何廣角鏡都要如此設計？由 Laowa（老蛙）製作的教學短片，為大家簡單介紹箇中的奧秘。
在介紹之前，大家首先要清弄清楚凹透鏡和凸透鏡的分別。鏡片中央比邊緣部分薄，就是凹透鏡；相反中央比邊緣部分厚的話，就是凸透鏡。鏡頭無論焦距是甚麼，由多少片鏡片組成，基本都可看成是一片凸透鏡（俗稱放大鏡），而鏡頭所示的焦距，意義上亦等同凸透鏡的焦距，即鏡片中心點至焦平面的距離。
▲廣角鏡為何總是有一片大大的、而且明顯凸出的前組鏡片？
第一個問題來了：無論在單反機年代抑或無反機年代，機身始終有一定厚度，導致短焦距的廣角鏡必須把焦平面移後，才可把影像聚焦到感光元件上。教學影片指出，現代鏡頭最常用的方法是，在「凸透鏡」前加入一片凹透鏡，讓入射光線先略為擴散，然後才經過「凸透鏡」聚焦在較後的位置。
▲由於廣角鏡的焦距短，機身卻有一定厚度，正常情況下無限遠影像不能聚焦在感光元件上。
▲在鏡組前加入一片凹透鏡，讓入射光線先略為擴散，然後才經過「凸透鏡」聚焦在較後的位置。
教學影片提到，鏡頭焦距越短，凸透鏡（首片鏡片）的擴散光線能力（屈光度）也要越高，而鏡片的弧度有助提高屈光能力。不過，這種大弧度鏡片要求精準的製造工藝，是製造廣角鏡的一大挑戰。
不過，若單純加入一片凹透鏡，還會產生第二個問題，就是色差。現時較普遍的解決方法是使用低色散鏡片或雙合鏡片（doublet lenses），即把兩片單透鏡結合在一起的光學設計。至於第三個問題是桶狀變形，較有效的解決方法是引入非球面鏡片。
▲中間青色及淺紫色的鏡組都採用雙合鏡片設計。
Laowa 的影片指出，原來手動對焦也有助減少影像變形。自動對焦鏡頭通常使用一小組鏡片，透過前後移動調節對焦點。由於此鏡片組缺少對應的補償組件，因此容易產生變形。相反手動對焦鏡缺少此鏡片組，對焦時前後兩組鏡片可以往相反方向移動，保持整體的對稱結構，有效減少影像出現變形。
▲自動對焦廣角鏡通常使用一小組鏡片，透過前後移動調節對焦點。
▲手動對焦鏡對焦時前（黑框）、後（藍框）兩組鏡片可以往相反方向移動，保持整體的對稱結構，有效減少影像出現變形。
基於影片提供的資料可以推斷，相對於單反鏡頭而言，為甚麼旁軸相機和無反相機的超廣角鏡頭可以做得這麼小？最主要原因是鏡頭較貼近感光元件，焦平面後移幅度相對較少，鏡頭可以省去很多用於補償和校正的工夫，連帶鏡片數量也可以少一點，尺寸也不需那麼巨大。
來源：Laowa
