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s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。
本篇的内容是LUMIX S 18-40mm F4.5-6.3，开发由北田先生和胜代先生负责。
（我们近期也收到了这颗镜头，正在测试之中，预计很快就能给大家带来这颗镜头的体验测评，欢迎持续关注！）
介绍
LUMIX S 18-40mm F4.5-6.3这颗镜头，是我们为了最大程度展现出LUMIX S9的魅力而计划开发的镜头。
S9是一款专为日常使用智能手机拍摄照片和视频的人们设计的相机，让用户们可以尽情享受手机影像无法实现的表达方式。因此，我们的开发理念就是“更小、更轻”以及“注重设计感”。
最终，用户可以使用18mm的超广角拍摄风光、建筑等题材；也可以使用40mm近似标头的视角来拍摄街拍、人像等题材；还可以在广角端拍摄近摄特写题材。
它的焦段也很合适，广角的焦段使得那些习惯使用手机广角拍摄的人们能快速上手使用。相比LUMIX S 20-60mm F3.5-5.6，它的体积还进一步缩减了50%，收纳时长度仅约41mm，重量也仅为155克。
如何设计？
1、如何实现超广角18mm到标准40mm范围内的分辨率性能？
下图展示了这颗镜头的光学结构设计：
这颗镜头由7组8片构成，包含3枚非球面镜片、2枚超低色散镜片和1枚高折射镜片，可以有效校正画面中的球差、色散，实现更加出色的成像性能。
尤其是在镜头前部的第二片镜片，采用了大直径的非球面镜片，得以抑制超广角视角容易出现的畸变现象。
变焦时，各组镜片从前方依次移动，采用负、正、负的三组变焦结构，使变焦时的相差波动也得到了高度校正。
通过这些创新结构的设计，我们创造了一款焦段覆盖18-40mm，结构紧凑，重量轻，且在整个变焦范围内都能保持较高成像性能的变焦镜头。
从MTF图看，表现还是不错的：
2、实现最轻、最小的光学设计
截至目前，LUMIX S 18-40mm F4.5-6.7是目前市面上最小、最轻量的全画幅广角变焦镜头，那么这是如何实现的呢？
在设计上，这颗镜头采用了和此前LUMIX G VARIO 12-32mm F3.5-5.6 ASPH./MEGA O.I.S.相同的可伸缩机构，在非拍摄时可以伸缩收纳以缩短镜头的整体长度。
如下图所示，为了缩短折叠状态下的长度，需要做到以下三点：
（1）减小镜组的总厚度；
（2）减少第二组镜组的移动量；
（3）广角端的总光学长度必须小于远端的总光学长度；
这里着重解说一下第一点吧。
下图是广角端在收纳状态下的剖面图，通过从广角端旋转变焦镜头，各镜片直接的距离是非常小的，而最后一片是镜头的保护镜头对焦镜组的保护玻璃。
第一组，第二组之间以及第三组和保护玻璃之间都存在着间隙。前者的间隙是为了保证布置镜头的光圈，而后者是为了给对焦镜片留出足够的移动空间。因此，镜片的总厚度越小、间隙控制得越小，就越可以减少收纳时的镜头长度。
但仅仅是减小镜片厚度和数量、缩小间隙是无法达到“最小”这一成就的。当时，经过反复的试错，我们发现可以改动变焦组的镜片配置：
到目前为止，一般的变焦镜头都会采用负-正-负-正、或是负-正-负-负的四群组设计，包括我们之前的一些变焦镜头也都是采用这样的设计思路。而在这颗镜头上我们创新性地使用了负-正-负这样的三群组设计，由于取消了第四组镜组，让镜头组的总厚度进一步减小，从而实现了“最小”这一设计目标。
3、如何实现“最小”的机械设计
正如上文所说，这颗镜头采用了两段可折叠的镜筒设计。
虽然这样的设计可以有效减少收纳时镜头的长度，但相反地，它对镜头的直径要求更高。
而我们通过仔细研究每个镜头零部件、卡口直径、滤镜的尺寸的数据关系，严格以此设计了这颗镜头的两端的折叠镜筒结构，设计了折叠时从前到后，直径都几乎没有太大变化的设计。
另外，LUMIX S镜头的开发也很注重外观设计的一致性，以提供给用户一致的操作体验。产品规划部门强烈要求这颗镜头也必须继承LUMIX S系列镜头一贯的操作设计理念。
我们反复地检查、确认我们的设计，以确定每个零部件会对体积和镜头成本产生多大的影响，以及是否可以为了加入新的零部件而对已有地零部件进行妥协。
如此，虽然这颗镜头的体积更小，但它也实现了和LUMIX S 20-60mm F3.5-5.6相同的操作性。
还有一点非常重要的，由于这是一颗变焦镜头，镜头的变焦环会极大地影响变焦时的操作手感。为了提高镜头的操作感，我们精心设计了变焦环和对焦环，尽可能减少误操作的情况。
当然，能够做到这样小型化的镜头，也并不是一夜之间就可以实现的。
我们在开发时最大程度地利用上了此前在紧凑型镜头上，尤其是4/3画幅镜头上积累的技术经验，并且活学活用，最终实现了这样的成就。
写在最后
这颗镜头是与S9相匹配的变焦镜头，也是目前市面上最小、最轻的全画幅广角变焦镜头。希望本文对您有所帮助。
图文来源：LUMIX Magazine
185 2314 9881
