对于一套可换镜头的相机系统来说，连接机身和镜头的卡口地位相当重要，而又时常被忽略——这几年能引起讨论的，也就是尼康F卡口的小尺寸对高规格镜头的影响、佳能EF卡口内部收口造成的切光斑问题，以及索尼初代A7的塑料卡口了。
随着这两年各家的新无反相机陆续发布，卡口规格也是越来越多。各家卡口都有自家独特的规格，这件事情也在网上引发了一些讨论。正好就趁这个机会，为大家系统梳理一下关于卡口在光学方面的影响。
在当年的单反时代，由于法兰距比较长，大卡口的必要性相对来说显得比较高。其中一条就是，大卡口方便制作更高规格（最大光圈）的镜头。
佳能85mm f/1.2L就是一个超大光圈镜头的典型，可以看到最后一片镜片几乎占满了镜尾的所有空间，如果不是因为EF是一个大口径卡口，制作这样的镜头，应该说是几乎不可能的。
那么卡口规格和最大可以做出的镜头规格有什么关系呢？其实很简单：
首先我们有薄透镜的成像公式：
如上图，整个系统满足1/u+1/v=1/f，其中u是物距，v是像距，f是焦距。很显然的，如果镜头对焦于无限远点，则此时u=∞，1/v=1/f→v=f。
而光圈f/值的定义为f/=f/2OC，如上图则f/=v/2OC，也就是说在最优情况下（孔径光阑贴在卡口上），整个系统的最大光圈值就是v/2OC，即法兰距/卡口口径。
由于单反系统不可能将镜尾插入反光镜箱内（佳能EF-S等特殊设计过的系统除外），所以最大光圈就会受到这个原理的严格限制——最典型的就是尼康F卡口，法兰距是46mm，内径是44mm，理论上最大只能做到f/1.05——做f/1.2倒是有可能，但是考虑到自动对焦和卡口触点结构所占用的空间，这也是个极难完成的任务。在大光圈镜头这块，单反时代的佳能多年压制尼康，很大程度上还是依赖于EF卡口大口径的优势。
顺便这个推理过程还有一个自然的结论：对于某个卡口的系统来说，焦距接近于法兰距的镜头，最容易做出饼干镜：
这些镜头都是用类似这样的原理，采用了简单的对称结构就可以做出体积小巧、光圈不算小、素质不差的镜头，深受人们的喜爱与好评。
不过到了短法兰距的微单时代，情况发生了一些变化。
首先由于法兰距的大幅度缩短，镜头卡口口径已经很难成为制约镜头光圈规格的因素——索尼E卡口口径跟尼康F是相同的44mm（连机身盖都能混着插），但是法兰距只有18mm，可以做到的镜头最大光圈达到f/0.4，这已经不是普通材料能够完成的任务了，所以可以认为索尼E卡口在镜头光圈规格上的限制几乎等于没有。
更别说微单的镜头和传感器之间没有反光板一类的东西，镜尾最后一片镜片可以插到卡口内部，使得镜后距小于法兰距——这也是微单在结构上的其中一个优势。
这是佳能RF口的35mm f/1.8，可以看到最后一片镜片实际上突出卡口平面2~3mm，也就是说实际的镜后距在17~18mm左右。
如果把徕卡M系列也算作微单的话，现在的微单卡口可以粗略分为两类，按45mm口径为界可以划分为大卡口和小卡口：
典型的大卡口如：佳能RF、尼康Z、徕卡L、富士G、哈苏X
典型的小卡口如：佳能EF-M、索尼FE、富士X、松下奥巴M43、徕卡M
大卡口和小卡口其实视觉感受上区分挺明显的：
从直觉上来看，通过佳能的RF卡口我们可以看到完整的全画幅CMOS，而通过索尼FE卡口我们会注意到全画幅CMOS的四个角有所遮挡——可能很多人会下意识的以为，这个遮挡会影响全画幅镜头的边缘画质，FE卡口做全幅有点勉强之类。但实际上并非如此，主要原因是：镜头看CMOS的方式，与我们从肉眼看过去的并不相同。或者说，分析“挡角”（光学里说的“视场光阑”）对成像的影响不能太想当然，而需要考虑下面这两个东西：
首先我们复习一下高中的时候就学过的惠更斯原理：
介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面。
也就是说光学系统当中任意一个平面都可以看作是向后发光的光源，根据光路可逆原理也可以看作接收前向光的光屏。
把光阑看作向后发光的光源，其在镜头后侧镜片所成的像就叫作光学系统的出瞳。同样的，光阑通过镜头前侧镜片所成的像就叫作光学系统的入瞳。
对于简单的薄透镜来说出瞳和入瞳位置是重合的——都在薄透镜上。
但是对于复杂的光学系统来说，不仅入瞳和出瞳的位置都不与孔径光阑重合，出瞳和入瞳的有效直径也完全可以不一样。大部分镜头从前面看进去和从后面看进去的光孔直径不同，就是这么个原因。
入瞳的位置就是所有入射光线延长后的交点，很显然收集了镜头前方穿过孔径光阑的所有光线，实际上也就是镜头的有效口径——也就等于焦距/光圈值。而出瞳也类似，是镜尾出射光线反向延长线的交点。
所以我们看卡口内的时候，等效于是在使用一个“出瞳位置在无限远处”的镜头。但实际上的光学设计不是，实际光学设计出瞳对于卡口、传感器的影响限于以下几点：
1、出瞳直径不能太大，不能大于卡口口径，否则会产生严重的暗角和口径蚀
如图所示：
传感器的上半部分被遮挡。
这个倒也不是什么大问题，只需要把出瞳往后挪一下并缩小就好了。索尼E卡口实际上也是这么解决的，原生卡口镜头的出瞳设计都很靠后：
如图所示，红蓝方块为两种结构的出瞳位置，黑色线示意视场角，对于两种镜头来说是相同的。但是蓝色的出瞳位置设计就可以顾及像场边缘。
同样是35mm f/1.4规格，左侧的索尼FE 35mm f/1.4ZA出瞳更加靠近镜尾，显得也更小。而EF版本就是一个远心的“大眼睛”。
2、出瞳也不能太靠后，需要照顾传感器的斜射问题。
最极端的案例是Hologon，出瞳距离CMOS只有几毫米（单反的反望远镜头出瞳距离焦平面可以达到100mm以上），边缘的斜射角度高达55度，对于普通的CMOS图像传感器来说这个角度入射的光线接收能力是一个巨大的问题。
3、最后一片镜片需要覆盖到所有出瞳光线
这个依然是卡口不能太小的设定，但是通过光学设计也不是不能解决。
所以结论就是毫无疑问了：
所谓“卡口能不能做全幅”这个本身就是伪命题，只要不是很极端的小卡口，哪怕是富士X这种，允许光线斜射进入CMOS的话，做全幅都毫无问题，而且通过适当的光学设计，可以做出光圈f/值不大于法兰距/卡口口径的任何镜头（移轴除外）。
但实际上能不能做跟好不好做、做出来效果怎么样，是几个互相独立的命题。卡口直径大和卡口直径小的前提下，要做同样规格的镜头，需要的设计思路和代价也会有所差异。
比如我们来看限制一：出瞳直径不能大于卡口口径
对于中焦大光圈镜头来说最简单的镜头设计结构是完全对称的，此时物方和像方光路也对称，也就意味着出瞳和入瞳重合。但这种设计很明显就会受到卡口口径制约——当焦距/光圈值>卡口口径的时候，就需要另想办法来把出瞳向后挪，需要增加额外的镜片或者更换镜片材料。
所以实际上小卡口影响最大的是超长焦大光圈镜头——比如400mm f/2.8GM。不过到了这个规格，其实佳能EF/RF这种卡口也是不太够用的（虽然受到的影响比索尼小）。差距比较大的应该就是中焦大光圈，比如85mm f/1.4这种。但是这种影响更多增加的是工程人员的设计难度和制造成本，并不能决定最终的画质、价格等跟你我消费者切身相关的事，所以看最终产品的“疗效”相对吵机身卡口尺寸的架来说，意义要现实很多。
广角方面由于天生出瞳就靠后，这时候就轮到短法兰距浪出一片天了——限制出瞳位置的不止是卡口口径，你再怎么大的卡口也没法把出瞳做到镜头外面对不对。所以单反要做广角镜头，就需要大量的镜组来把出瞳位置往前移动，这就很尴尬了。所谓短法兰距的广角优势很大程度上也是来源于此。
对比一下loxia 21 2.8和Milvus 21 2.8的设计（绿色虚线示出瞳），短法兰距在广角上的优势还是很明显的。
而且从光路图可以看到短后焦距设计实际上除了斜射问题之外对卡口口径并没有什么高要求，如果允许镜尾嵌入机身的话，甚至可以采用更小口径的设计。
但这只是单纯的光学设计，实际上对于图像传感器来说，斜射光多少会对画质产生影响。大卡口允许做直射设计的空间相对来说也比较大，也更容易获得更好的边缘画质。当然这只是理论上给的设计空间，实际做不做那就是另一回事情了——每个镜头都利用到卡口极限做成健身器材，是一种很不理性，也不太怎么被市场接受的做法。
那么小卡口有没有什么好处呢？最明显的好处应该就是低规格系统的便携性——很简单，你镜头尾部一般不会做得比卡口口径小，机身一般也不会做得比卡口口径窄（索尼NEX系列已经是极限了）。也就是说在搭配低规格镜头的前提下，你的卡口口径实际上限制了整个系统的最小尺寸：
上面是一支典型的低规格镜头——FE 50mm f/1.8的结构图。如果FE卡口口径再小一点，实际上对这支镜头也不会有什么影响。不过此时无论是镜头的外壳，还是配套的机身之类，都可以再缩小一点，甚至镜组结构都可以随着出瞳一起往后挪，长度都可以再缩短，整体的便携性进一步提升。
实际上如果从最终的效果来看，如果单反时代的大卡口受限于法兰距还有一个支撑大光圈镜头的意义的话，无反时代的大卡口最大的意义应该就是赋予镜头设计人员更高的自由度——大卡口的出瞳可前可后，而小卡口的出瞳不能前只能后，在做镜头设计的时候就会比较受限制（但需要澄清一点就是，除了极限移轴之外的规格都是可以做出来的，无非就是设计难度增加，但如何克服这个增加上去的难度是厂商的事情，跟最终产品的表现没有必然关系，就像找个王者来打钻石局打得也比黄金选手打白金局要强一样）。以及更多的是一种宣传上的利好——单反时代大卡口的优势太深入人心，佳能尼康的无反系统就不是冲着便携去的，再做个小卡口毫无必要。