為什麼各家餅乾鏡頭（超薄的鏡頭）都是40mm？其他焦距不能做薄嗎？

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為什麼各家廠商的餅乾鏡頭（超薄的鏡頭）都是40mm左右？比如說佳能EF 40mm f/2.8 STM，福倫達40餅乾，松下m43系統是Lumix G 20mm F1.7 II ，但是折算成35mm相機還是40mm，尼康的是Nikkor 45mm F2.8 GN。賓得雖然有三餅乾頭，但是更薄的薯片頭DA 40mm F2.8 XS還是只有40mm。其他焦距的鏡頭不能做薄嗎？

也不盡然…

【2016.02.18更新】

------------------首先是原始答案----------------------
------------------先說說為什麼吧----------------------

因為最初緊湊鏡頭能用的就那麼幾種光學結構。
Planar，Tessar，Cooke Triplet
沒了~
而這些結構大體上都只能從鏡後投射出40度左右的影像，對應到所覆蓋的像場，差不多就是40mm焦距。
如果你要追問為什麼planar不能做成90度視角的鏡頭，物理定律決定的，想要成像，前後玻璃必須起碼得隔這麼遠。不然Rollei 35和Leica的那些縮頭是用來搞笑的嗎？

P家的20/1.7就是個變Planar，看到F1.7就知道和Planar脫不了關係。
其實Planar不算緊湊結構，但好在只需要覆蓋M4/3的焦距，縮小體積就行了。

Canon 40/2.8
看不出是什麼結構因為這鏡頭理論上會做反焦，不然鏡後距不夠，我傾向於是某個古老的雙高斯結構雜交，也可能是Planar和反焦設計的混合…畢竟我不是搞光學的，僅供參考。

Nikkor 45/2.8P(GN)，典型的Tessar鏡頭，昔日最適合餅乾頭的方案

Cooke Triplet的在很多老摺疊皮腔機上容易看到，近代鏡頭設計較少採用。
因為要摺疊，所以鏡頭都餅乾。
焦距就不一定了，但視角基本在40-50度是沒差的。
同樣摺疊皮腔機更多的也採用Tessar就是這個道理，體積緊湊。

總之要想體積小，就得屈從於鏡頭結構，進而能設計出來的視角也差不多，所以其焦距大都在40mm附近。
另外對於單反來說，不能採用無限接近底片的對稱結構廣角也是影響體積的原因之一，焦距要再短同時不打板，那就得引入反焦設計，鏡頭餅乾不了。
長焦鏡頭就更加沒辦法了，先天需要較長的體積，就算引入望遠結構也只能有限的縮短鏡頭尺寸，同時望遠結構的「作用力」越強，鏡頭體積縮短的同時，成像的問題也會更嚴重，因此無解。
所以說來說去，【視角】既不能太大，也無法太小，所以就在這40-50mm附近了。

------------2016.02.18更新------------------

其實有朋友問我說這些鏡頭結構有哪些優劣。
說實話這完全超出我的知識能力。
不過說到鏡頭的設計，先決定基本參數，然後在歷史資料庫中找原型，再根據需要優化。
鏡頭不是一片片設計出來的，而是一組組出來的。具體到第一組主要負責啥，有哪些問題，該怎麼增加一組來糾正…然後剩下的像差，可以用最後一組搞定。
或者在現成鏡頭的基礎上進行分割優化，一片變兩片，兩片變膠合，膠合變分離…這些是有規則的。使用高折射玻璃有怎樣的像差趨勢，膠合面會帶來哪些問題，某些結構的像場較為平坦，凸透鏡怎樣，凹透鏡怎樣，這不是靠猜，而是都有數學依據的。設計的時候可以根據這些來獲得優選方向。但成品鏡頭到底如何，是無法通過這些來推斷的

Ross在設計自己Xpres的時候，就是把Tessar的雙膠合改成了三膠合。

直接把最後一組中的凸透鏡給一分二了…為什麼考慮進行三膠合？
單純看最後一組的三膠合，和Steinheil的設計類似嗎？（Steinheil考慮過將2-2的rectilinear的後組改成三膠合，但似乎未投產）Ross是不是從中借鑒了思路呢？這我並不清楚

包括上文提到的Canon 40/2.8，當時看著非常眼熟，後來翻了一下，

這是Dagor的設計原型之一，你其實能在很多現代的鏡頭上看到這一結構。
所以必然有其特殊性，但我不搞光學，暫時沒讀到這麼深。
這也是為什麼我猜Canon是個雜交鏡頭的緣故（借鑒某個結構中的一部分…）

不過這些同主題其實沒啥關係，因為知道了結構，並不等於知道了成像，這是神才能做到的事情。除非有鏡頭數據進行計算，那另當別論。
算是一點補充。

至於有朋友提到了Pentax的21mmF3.2AL Limited，從右往左第二組，其實也是上面的那個膠合啊…說實話這鏡頭有點像protar系列啊。算了，扯太遠。

另外，我這種找相同的做法只能當成娛樂，沒有嚴謹性可言。
不要學習借鑒。

-------------------------無聊的分割線-----------------------

當然，
採用對稱結構可以把廣角鏡頭做的非常小，不考慮快門，很多鏡頭比135上還要小
焦距就五花八門了。

極端的諸如Zeiss Protar V，F/18的光圈，就這麼點玻璃，能夠覆蓋8x10的大畫幅
折算成135的鏡頭，大概相當於24-28mm的廣角

Meyer-Goerlitz Aristostigmat，

Schneider Angulon 90mm F6.8

Zeiss Hologon 16mm F8（其實裡面藏著一截，嚴格來說不是很餅乾）
包括他的朋友topogon

（source：STEVE HUFF PHOTOS）其實我就是想隨便放點圖罷了…

這個問題可以作如下的考慮：

首先，鏡頭隨著視角由廣至窄，焦距也從小逐漸增大。全幅40mm鏡頭的視角大致是54°-56°，各家的40mm鏡頭實際焦距值可能有1-2mm的差別，但都標記為40。

一般而言，鏡頭的體積要想小，不僅是光圈不能做太大，一言不合就飈F1.4肯定不能餅乾；而且焦距不能太長，長焦鏡頭再怎麼用望遠結構，其基本長度也決定了這貨不可能小。所以，能夠餅乾的鏡頭，焦距一定不能太長，最多也得是標頭視角（~46°）。在這樣的前提下，將鏡頭的前後主點都設置於鏡頭內部，是比較容易的設計。比如說這樣的一支標準鏡頭，它的折射力分布是「正-負-正」，對各種像差都有相當均衡的矯正：

但當我們需要將鏡頭的體積縮小，就會發現鏡頭的後鏡片逐漸逼近單反相機的反光板。佳能尼康的反光板都要求鏡頭至少38mm的鏡後距，為了避免將這個鏡頭做成反望遠（這結構本身會或多或少增大體積），從最基本的反望遠結構鏡頭定義而言，就要求鏡頭的焦距不應該低於38mm。於是這鏡頭的焦距範圍大致是38-50mm。

又考慮到天塞最大做到F2.8，雙高斯結構（包括各種衍生Septon、Opic之類）才能實現F2，而如果以50-60mm做F2的雙高斯則鏡組長度至少也要2cm左右，因為一個50mm F2規格的鏡頭在光圈處大約要有16mm的口徑，要想縮小鏡頭的厚度就要把玻璃曲率做薄，要做薄就要用高折射率（Nd＞1.800）的玻璃。但對於一個50mmF2你用折射率1.600＜Nd＜1.750的較常用玻璃就絕對夠了，放那麼多昂貴還難加工的高折射就為了減小5mm厚度，實在是得不償失。所以，從這個角度來說，還是40/2、40/2.8這種鏡頭容易實現小體積。而且，對於一個40mm的鏡頭，鏡組的後主點幾乎正好能夠落在光圈後的第一組膠合鏡片上，方便修正各種像差，也是容易設計的。在40mm這個視角上，光線幾乎不需要太大角度的的偏折就可以從第一鏡片走向最後鏡片，這也縮短了鏡頭所需要的體積。總而言之，40mm是一個最能折衷設計需求的焦距。所以就他最小了。

以上皆為個人見解，如與事實相符純屬巧合。

瀉藥。前面的砸場子大神回答的很全面了。
餅乾頭也有20mm的，賓得的m20 4就是一例，當然比自家的m40 2.8厚一點，但是也算餅乾頭。何況全畫幅超廣做到那麼小還真不容易。
餅乾頭也有45mm的，也有50mm的。45mm誰家的忘了。50mm的比如潘太康的50 2.4。
奧林巴斯的M43鏡頭有一款15mm f8的，不過這個可以不算，因為被評為最差鏡頭，最好鏡頭蓋。價錢真的和一個徠卡原廠鏡頭蓋差不多。

奧巴有一款機身蓋鏡頭，9mm f8.0！裝機後效果如圖

是因為法蘭距，單反系統的法蘭距在40 mm左右而無反系統的法蘭距在20 mm左右。

想像最簡單的餅乾頭，就是在機身蓋上打個孔，這就是光圈在26左右焦距是法蘭距的餅乾頭。

對於長焦，光學中心到焦平面的距離不能小於焦距，使得長焦餅乾頭基本不可能。

對於廣角鏡頭，在膠片時代是可以的，代表就是Biogon和Hologon。然而數碼感光器對於斜入射的光處理不好，所以目前的廣角鏡頭基本都是反望遠的Distangon結構，所以體積控制不好。

看完了砸場子的乾貨，感覺踏實。題主明顯希望大家從鏡頭結構角度出發分析解答，而不是找抬杠的。【不懂的就不要在這裡秀存在感】

另外說一點是因為畫幅不一樣，有的看起來很小卻不是題主潛台詞的「天塞」結構；有的看起來很小，但拍照時候就恢復原型的，比如16-50，卻也不是題主所指，它們只是在不用時把鏡片擠一塊了而已。

奧巴9mmf8和15mmf8有話說

因為最早的135膠片尺寸是24乘36，在單反系統里24mm基礎上加快門組件厚度，介面厚度等等所以法蘭距都接近40了，所以一般最小也就定在了40左右。40本身也是個不錯的焦距，就算沒有法蘭距的限制，也是非常通用的。
如果在旁軸系統或者微單里，就有很多廣角鏡頭遠比40要薄，更「餅乾」。
另外也有靠tele結構實現輕薄化的中焦鏡頭，40mm只是常見，但不是全部。

nikkor 50/1.8s 也是近似餅乾土稱「減薄」不是天塞結構 5片4組成像比天塞好一些當年只在日本發售目前二手市場也比較少

你提到了松下，難道自然選擇忽略它的另外一個14mm f2.5餅嗎

索尼家有餅乾頭20 2.8

誰說都是了，SONY的E16和E20都是餅乾，E1650也是餅乾啊。

餅乾鏡頭的特點是什麼？是小巧便攜。什麼時候最需要小巧便攜？EDC（Every Day Carry）。
一機一鏡EDC有什麼要求？要求鏡頭的視角萬金油，40mm接近標準鏡頭視角，非常萬金油，又能與35mm及50mm區分開來，不妨礙這兩條線的產品。
SONY沒有40mm視角的餅乾，但E1650雖然素質差好歹也是個視角覆蓋全面的標準變焦鏡頭。
就這麼簡單。