為什麼大光圈鏡頭製作很困難？

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很好奇背後的物理原理是什麼？鏡片不是可以做到好幾米的直徑么？好像說光圈值是鏡頭焦距除以鏡頭直徑的比值，那就造一個直徑很大，然後焦距很短的鏡片不就可以很大了么？不懂不懂，越想越糊塗，科盲真悲催，求高人指點！要講的通俗一點哦。謝謝！

這點很容易明白。你所說的只需要光圈很大焦距很短的鏡片就可以了。拿一個單透鏡來舉例子，如果要直徑大焦距短，鏡片的曲率就會很大，那球差就非常難以修復。相機鏡頭雖然不是單透鏡，但也是一樣的原理。而且焦距短了以後場曲也很難修復，所以還要加入負透鏡來平衡場曲，這又增加了設計難度。在焦距定下來以後，要提高光圈，相應的鏡頭尺寸也會變大，鏡頭會變大變重。如何在保持原有鏡頭尺寸和重量的情況下提高光圈也是個難點。

原則上，鏡頭就是一個理想凸透鏡，而已，這樣的鏡頭是最好算的，爽。

但是不行，注意「理想」兩個字，你想讓實際製造的鏡頭接近理想透鏡，需要兩個條件：

薄透鏡
近軸光線

如果你想要薄透鏡，鏡片就必須很小（直徑），因為鏡片的焦距和曲率擺在那，直徑大了，中心必然很厚。既然做不大，那大光圈自然就難了。

但這不是大光圈不好做的主要原因，講光學設計的書里都會教你算厚透鏡。大光圈難做的主要原因在「近軸光線」上。

為什麼要求近軸？因為實際製造的鏡片幾乎都是球面的，只有在近軸的情況下，球面透鏡才能近似成理想透鏡，這裡理想透鏡指的是平行光射過去會匯聚在焦點上，你鏡片一大，平行於主光軸的平行光就會匯聚在一條線上，不平行於主光軸的平行光匯聚情況更加奇葩…… 你在底片會看到很大的色差和像差。

一種解決辦法就是使用非球面透鏡，我不是很了解這種東西，但是就算 C 家和 N 家的高檔鏡頭裡面也只有一兩片，應該是很難磨的；另一個辦法就是加入更多的鏡片來修正像差，所以一般大光圈鏡頭裡面都會有十幾片或更多的鏡片。這兩種辦法都會極大增加鏡頭設計難度。

近軸條件不成立，這就是為什麼大光圈鏡頭不好做。

樓主貌似忽略了一個問題
光圈越大色差，色散越嚴重，光圈的最大值應該是該鏡頭能保證成像素質的極限。
解決的辦法是採用非球面鏡片。但是，受光學材料折光係數的限制，鏡頭的設計，鏡片的計算，磨製將會變得非常非常複雜。製成的鏡頭的景深範圍會變得非常小。使用上將會受到很大的限制。

一、光學設計難
光圈大，光束口徑大，要把這麼多光線經過透鏡折射後都匯聚到一個像素點內，很難。此即所謂的球差大無法完全校正。所以來自同一物點的光線經過大光圈鏡頭後，可能會成像在幾個像素點上，造成銳度下降，照片看起來就很肉。
二、裝配調試難
鏡片生產後，要將其嚴格同軸組立起來，如果同軸度偏離，光線就會偏離原來設計的位置，造成成像效果下降。由於大光圈鏡頭往往伴隨著更多的高級像差，鏡片偏離光軸或傾斜後，像質比小光圈鏡頭衰減更快，所以對調試精度有更高的要求。

鏡頭是用來成像的，大光圈鏡頭的好處是鏡頭收集的能量高。為什麼大光圈的鏡頭很難做呢？因為像差的存在。焦距一定的情況下，鏡頭的光圈越大，那麼通光口徑就越大，很多像差與通光口徑是成正相關關係的，比如球差（一種幾何像差）和通光口徑的三次方成正比，彗差和通光口徑的平方成正比，這些像差都會導致成像質量的下降，為了校正這些像差，大光圈鏡頭通常需要更多的鏡片、非球面來進行像差校正。也就是說光圈越大，鏡頭的像差校正更加困難