大家好。欢迎来到 “光学设计部”。这是一档深入探讨LUMIX镜头的专栏。
在“光学设计部”中，我们的设计人员将为大家介绍镜头设计的解读和特点，分享一些在说明书上看不到的细节和想法。
对于正在考虑购买镜头的朋友，我们希望大家能够更好的了解LUMIX镜头的设计理念；对于已经拥有LUMIX镜头的用户，我希望大家能通过拍摄体验到这些镜头背后不为人知的细节和用心。
这是一篇由开发者撰写的文章，里面可能会使用许多专业术语来解读镜头。相信大家读完之后，也会对你的镜头有更深的了解。
第三期我们讲述的是LUMIX S PRO 70-200mm F2.8 O.I.S.，由西岡担当。
LUMIX大口径长焦变焦镜头的目标
在LUMIX S系列中，尤其是在特别强调画面表现力的旗舰型号“S PRO镜头”中，这款“LUMIX S PRO 70-200mm F2.8 O.I.S.”设计定位是大口径远摄变焦镜头。
“S PRO镜头”在画面表现力、背景虚化、塑造立体感等方面始终追求着“毫不妥协”这一理念，其性能和品质均通过了徕卡相机公司的严格标准，并获得“Certified by LEICA”认证。
此外，最新的光学设计技术有效的抑制了呼吸效应，使得视频拍摄更加稳定。我们的目标是设计一款能够同时满足静态图像和视频创作者需求的镜头。
此外，为了防止手持拍摄时容易发生的相机抖动，镜筒中内置了专用的相机抖动校正镜头组，通过实时联动提供机身防抖和镜头防抖，松下首次在长焦端实现了高达“7档”的相机抖动校正。
此外，该镜头支持使用1.4倍和2倍增距镜，安装2倍增距镜时，可以拥有最远400mm的超远摄范围。
接下来我将介绍光学设计技术在开发这种大口径远摄变焦镜头方面的要点。
画面表现力的追求
下图是S PRO 70-200mm F2.8的镜头结构图。
镜头结构采用17组22枚构成的光学设计，采用1枚非球面镜片来抑制球面像差，并通过最佳配置2枚超低色散镜片和3枚低色散镜片来彻底修正色像差，在整个拍摄区域实现清晰锐度极佳的画面描绘。
变焦时，镜头采用镜筒长度不变的内变焦方式，即使变焦时，镜头前端与被摄体的距离也不会改变，因此相机整体的重心变化较小，可以保持稳定的取景，拍摄更为舒适。
从结构图来看，在七组变焦配置中，变焦时移动的每个镜片组的折射率顺序为 "正-负-正-负-负"，每个镜片组都经过高度像差校正，以在整个变焦范围内实现高描述性能。对于对焦镜头，采用双对焦配置，使用镜头后部的两个透镜组（红框）。在开发镜头时其他公司的大口径远摄变焦镜头，采用镜筒前方的透镜组作为聚焦镜头的配置是主流。然而，由于镜筒前部的镜头球的外径大于镜筒后部的镜头球的外径，因此存在构成调焦透镜的镜头球的重量变重的问题。当镜头球的重量变重时，难以加速和提高自动对焦的精度。为此，在本70-200/F2.8的光学设计中，采用镜筒后部的2个透镜组作为聚焦透镜，实现了镜头球的小径化和轻量化。
此外，通过为构成聚焦镜头的镜头镜片选择比重较轻的玻璃材料，我们成功实现了开发时设定的镜头重量。
通过独立操作两个对焦镜头组，可以有效控制球差和图像表面弯曲，无论主体是否是在镜头中心，我们所拍摄到的照片都能够实现高超的画面表现力。此外，也能够抵消两个对焦镜头中发生的呼吸效应，抑制视频性能所产生的呼吸效应（聚焦时的视角变化）。
自然柔和的虚化效果
接下来，我将解释我们为提高虚化效果所做的努力。一般来说，增加非球面镜片的数量更容易实现更小的尺寸和更高的性能，但另一方面，更容易出现环线模糊，即球面虚化中出现类似年轮的图案，从而导致部件成本增加。
在开发之初，我们在70-200/F2.8的光学设计中考虑了3个非球面镜片的镜头类型。然而，经过仔细研究镜筒尺寸、虚化效果和部件成本之间的平衡，我们最终决定采用1个非球面镜片的镜头类型，以抑制部件成本的增加并减少环线模糊。
在非球面镜片的制造中，我们引入了新的加工方法，通过实现比以前更高的非球面形状精度，使轮线模糊的现象明显减轻。此外，通过实施在整个变焦范围内适当控制球面像差的光学设计，该镜头可产生抑制双线模糊的柔和散景。
力求实现相机“7档”混合防抖
光学相机抖动校正大致分为两种方法:通过移动主体中的图像传感器来校正相机抖动的方法(B.I.S.)和通过移动镜头中的一些镜片组来校正相机抖动的方法(O.I.S.)。
在这次的望远变焦镜头中，由于望远端的焦距长达200mm，画面抖动效果会较为明显，仅靠机身内的抖动补偿无法充分进行补偿。因此，有必要在镜头内部内置防抖镜头组。
下图中用红线包围的3个镜片组是防抖镜片组。
在配备防抖镜头的光学设计中，确保防抖镜头的重量、移动量和校正时的分辨率非常重要。
如果防抖镜头的重量过重，则会导致防抖的部件结构变大，难以进行高精度控制。因此，减轻相机抖动校正镜片组的重量很重要。
在开发之初，我们的目标是通过采用两片结构的防抖镜头来减轻重量，但这会导致像散较大，从而降低了分辨率。因此，我们重新设计了防抖镜头组中的镜片配置，并将其从 2 个（负、正）配置更改为 3 个（负、正、正）配置，以改善像散问题。
此外，从 2个镜片改为 3个镜片也增加了镜头部件的重量。因此，通过将负镜片的重量更改为轻约30%的材料，将正镜片的重量更改为轻约10%的材料，并将镜片形状更改，使得每片镜片的体积更小，由此能够保持2个镜片时重量。
此外，通过在相机抖动校正镜头组的第二个镜片中安装了低色散镜片，并且在第三个镜片中采用非球面镜片，即使在相机抖动校正时，也可以抑制像散和倍率色差，实现极高分辨率性能。
正如我在开头所写的，通过实时链接相机机身内部的B.I.S和镜头的O.I.S，我们首次在长焦端的全画幅无反光镜中提供了7档的高防抖效果。
兼容增距镜
增距镜的结构使其从安装表面稍微突出。因此，对于与增距镜兼容的光学设计，需要在安装面附近确保增距镜尖端的安装空间，如下图红线所示。
一般来说，安装增距镜后，光学性能会下降。但通过适当控制从镜头最后一面的光线射出角度，可以最大限度地抑制安装时的光学性能下降。
此外，当安装增距镜时，由于可以在几乎不改变与主体的距离的情况下将拍摄倍率设置为1.4倍或2倍，因此可以享受对主体的特写拍摄。当然，即使安装了增距镜，强大的防抖功能也能让您安心地专注于拍摄，因此我们希望您享受使用增距镜进行拍摄的乐趣。
安装2倍增距镜时的效果
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