4、光学结构基础：折射式、反射式与混合结构

聊远摄镜头，绕不开一个根本问题：光线是怎么从景物跑到你传感器上的？

说白了，就是三种走法——折射、反射、或者两者混着来。我做了十几年光学设计，这三种结构都亲手调过，各有各的脾气。今天咱们就把它们的底细摸清楚。

4.1 折射式（屈光式）结构

这是最传统、也最普遍的结构。光线穿过透镜，发生折射，然后汇聚成像。你手里那支 70-200mm F2.8，大概率就是纯折射式。

折射式的优势很明显：

• 光圈可以做很大——F1.4、F1.2 甚至更大，全靠折射式实现。
• 对焦行程短——镜组移动量小，自动对飞快。
• 画质上限高——现代非球面、ED 镜片堆上去，像差能压得很低。

但缺点也扎眼：

• 色散是天生的——不同波长折射率不同，紫边绿边总得靠特殊镜片去补。
• 镜片多、镜身长——尤其是远摄镜头，前组镜片又大又重。
• 温度敏感——塑料镜片热胀冷缩，焦点会飘。我有一年做一款 400mm 工程样机，夏天室外调好的焦，冬天拍雪景直接糊了……后来换了低膨胀系数的玻璃才搞定。

参数	折射式表现
最大光圈	容易做到 F1.4 以上
色散控制	依赖特殊镜片，成本高
镜身长度	焦距越长，镜身越长
对焦速度	快，内对焦设计成熟

4.2 反射式（折反式）结构

反射式走的是另一条路——光线先经过主镜反射，再经过副镜反射，最后折到传感器上。你想想看，光路被折叠了，镜筒就能做得短很多。

我最早接触折反镜头，是帮朋友修一支老款的 500mm F8。拆开一看，里面就两块镜子加几片修正镜，结构简单得让人不敢相信。

反射式的优缺点非常极端：

• 优点：
  • 镜身短，便携性好。500mm 折反镜头可以塞进普通摄影包。
  • 完全没有色散——反射不依赖折射率，紫边绿边不存在。
  • 结构简单，成本低。
• 缺点：
  • 光圈小，暗光下很难用。
  • 焦外有甜甜圈——副镜遮挡导致，有人喜欢有人恨。
  • 反差偏低，现代数码机身上需要后期拉对比度。

4.3 折射+反射混合结构（DO镜片）

混合结构，说白了就是「既要又要」——想要折射式的大光圈和锐度，又想要反射式的短镜身和零色散。佳能的 DO（Diffractive Optics，衍射光学）镜片就是典型代表。

DO 镜片表面刻有微米级的同心圆环结构，利用光的衍射效应来补偿色散。一片 DO 镜片能顶好几片 ED 镜片的工作量。

我记得第一次拿到佳能 400mm F4 DO IS II 的时候，掂了掂分量——比同规格的折射式轻了将近一斤。装上机身，长度也就跟 70-200mm 差不多。当时我就想：这技术要是能普及，远摄镜头市场得重新洗牌。

对比项	纯折射式	纯反射式	DO 混合式
镜身长度	长	短	短
最大光圈	大	小	中等
色散	有	无	极低
焦外	自然	甜甜圈	接近自然
成本	高	低	很高

DO 镜片也有自己的麻烦：

• 衍射效率不是 100%——会有杂散光，逆光时容易起雾。
• 对温度敏感——衍射结构受热膨胀，焦点会漂移。我曾经在 40°C 的户外测试一支 DO 镜头，拍了几张后画面明显变软，等镜头凉下来又恢复了。
• 加工难度大——微米级刻蚀，良品率低，所以 DO 镜头一直没便宜过。

4.4 三种结构怎么选？

我个人的习惯是这么判断的：

• 追求极致画质和大光圈——选折射式。别犹豫，堆 ED、堆非球面，钱花在玻璃上。
• 追求轻便和性价比——选反射式。适合白天户外、打鸟、拍月亮，别指望暗光表现。
• 想要折中方案——选 DO 混合式。短、轻、无紫边，但要做好心理准备：贵，而且逆光要小心。

嗯，这三种结构，就是远摄镜头设计的三大基石。后面咱们聊具体选型的时候，会反复回到这张图上来。你先把它们的特点记牢，后面用得上。