尼克尔镜头——“一千零一夜”故事

第十三夜

No.13

小巨人――“反射型尼克尔”

〈新型〉反射型尼克尔500mm f/8

在第十一夜中向大家介绍了用于新闻报道行业的大口径远摄镜头(尼克尔-H 300mm f/2.8)。这次,想讲述一款业余摄影爱好者也较熟悉的远摄镜头“〈新型〉反射型尼克尔500mm f/8”。

如大家所知,反射型(远摄)镜头起源于用来观测天文的反射式望远镜。反射式望远镜的历史悠久,可以追溯到牛顿(Isaac Newton (1642~1727))和卡塞格伦(Jacques Cassegrain (1625~1712))所活跃的17世纪后半叶。物镜(包括用于拍摄照片的镜头在内)原是通过透镜的折射作用来成像的,但焦距越长,镜头体积便越庞大。而且,尤其是对于色差的校正也越发困难。利用反射镜(镜面)的反射作用来解决这两个问题的正是反射型镜头。

佐藤治夫

开发历史与特征

尼克尔100cm f/6.3和反射罩
更改为F卡口的反射型尼克尔1000mm f/6.3
(1964年)

尼康的第一款用于照相机的反射型镜头要追溯到“尼康SP”和“尼康F”大显身手的1960年。那一年,尼康推出了用于S系列测距仪照相机的“尼克尔100cm f/6.3”。该镜头既能通过反射罩安装在S系列照相机,也可通过N-F转接环安装在于前一年(1959年)发售的单镜反光照相机“尼康F”上。

反射型尼克尔500mm f/8
φ93×135(从前端至卡口基准面)mm;重约1,000克;最近对焦距离约4米
反射型尼克尔500mm f/8〈新型〉
φ89×109(从前端至卡口基准面)mm;毫米;重840克;最近对焦距离1.5m

反射型镜头在“尼康F”的时代不断地进化,尼康也于1961年成功开发出能进行手持拍摄的大口径远摄镜头“反射型尼克尔500mm f/5”。

此后,反射型尼克尔镜头在小型化和远摄化上获得了更进一步的发展――“1000mm f/11”(1966年)、“500mm f/8”(1969年)、“2000mm f/11”(1972年)。

1984年4月,体积更小且具备微距功能的“反射型尼克尔500mm f/8〈新型〉”终于迈入了市场。对业余摄影爱好者来说,这款远摄镜头拥有易于使用的焦距范围。

接下来,让我们回顾一下“反射型尼克尔500mm f/8〈新型〉”的开发历史。负责该镜头光学系统的设计师是当时光学部第一光学科的纲嶋辉义(Tsunashima, Teruyoshi)先生。纲嶋先生和我曾在第九夜中介绍过的森征雄(Mori, Ikuo)先生,以及在第五夜中介绍过的清水义之(Shimizu, Yoshiyuki)先生同是“老尼克尔”全盛时代的骨干设计师。

这款“反射型尼克尔500mm f/8〈新型〉”镜头于1982年8月完成设计后,分别在美国和日本获得了专利权。

经过充分的准备,该镜头终于在叶绿花开的1984年春得以发售。其外形之小、重量之轻以及短至仅约1.5m的最近对焦距离受到了市场的好评,并进一步推高了当时的反射型镜头热潮。

镜头结构与特征

<图1> 反射型尼克尔500mm f/8〈新型〉的镜头截面图
<左图2> 主镜不开孔的方案
<右图3> 纲嶋先生选择的方案:主镜中央开孔,容纳折射光学系统

请先看一下“反射型尼克尔500mm f/8〈新型〉”的镜头截面图。

可以观察到在透镜背面附有镀膜的反射镜(背面反光镜=斜线部分)。

来自物体(拍摄对象)的光线先透过第1透镜不遮光的边缘部分。

后经甜甜圈状开孔的凹面镜(=称之为主镜)反射到第1透镜斜线部分的凸面镜(=称之为副镜),再被反射到主镜,透过主镜开孔中的折射系统透镜组得以成像。

主镜虽为凹面镜却起着凸透镜的作用,而副镜虽为凸面镜却起着凹透镜的作用。

因此,仅仅通过将光线折返2次便不但能实现小型化,还可形成所谓的远摄型镜头并获得较大的远摄比。而且,反射镜的反射作用不容易产生色差。

但还存在着几个问题。

由于副镜占据了镜头的中心部分,使得镜头直径比实际f值更大。这样虽可缩短镜筒长度,但会使镜头直径变得较大。其次,无法在有效的位置安放叶片光圈。再者,难以处理漫射光、鬼影和杂光。此外,由于开孔部分的中央有遮光部分存在,所以散焦的形状比较特异,等等。

请再次参看镜头截面图。

“反射型尼克尔500mm f/8〈新型〉”的镜筒中有两个形状较大的内置遮光罩,不仅起着遮光作用还能抑制产生漫射光、鬼影和杂光。

反射型镜头的主镜有图2和图3这两种设计方案。通过图示可以发现,图3的设计方案显然更高一筹。图2的设计方案会使漫射光直接射到胶卷平面,因杂光致使图像品质下降的可能性较高。但是,在主镜的中心以高精度进行开孔作业是相当困难的。为了实现“精益求精”的理念,纲嶋先生不辞劳苦,甚至请求调动到生产、质量管理部门进行工作。

描写特性和镜头性能

范例1
范例2

让我们从色差特性和实拍结果这两个方面来看看“反射型尼克尔500mm f/8〈新型〉”的描写特性。

正如通过略显校正不足的球面色差值和得到充分校正的色差以及彗形像差可以想像的那般,对比度从画面中央到边缘部分都能保持良好状态,而且色彩分离出色,能呈现强有力的描写(顺便提一下,目前市场上销售的“反射型尼克尔500mm f/8〈新型〉”已经过进一步的改良,采用的是新开发的多层镀膜(SIC=综合镀膜),因此色泽更鲜艳,色彩平衡也更出色)。

范例照片1和2拍摄的是运动会,我很欣赏能在此类情况下进行手持拍摄的小型、轻量远摄镜头。

还有必要讲述一下该镜头的最大特征――环形散焦。

我曾使用过自己公司(尼康)和其他公司的各款反射型镜头,但唯独这款镜头能将环形散焦形状一直保持到画面边缘部分。

(请参照<补遗>“有关环形散焦形状”)

请点击范例照片1和2放大显示背景中的花草。

可以观察到位于花草前方的棕色路沿石从画面中心直到边缘部分都保持着环形散焦形状(顺便提一句,反射型镜头特有的散焦描写效果呈现在花草后方的网格状栅栏中)。

由渐晕现象所致,普通的反射型镜头拍摄的图像越到画面边缘,散焦形状越无法保持“◎”形,而会变为“c”形(月牙形)。而且,由于这个原因,环形散焦的图像会相对画面中央以同心圆方向向外扩散。不难想象,在利用虚焦拍摄水面反射的光芒时,这样的散焦效果将使照片缺乏美感。

纲嶋先生执著的追求也体现在这样的细节中。

作为反射型镜头的摄影技巧,许多摄影教科书中都载有如何利用这种环形散焦效果的方法。在遇到这款500mm f/8〈新型〉之前,我对利用这种尴尬的“c”形散焦一直持有疑问。这款镜头终于解决了我的不满。

<补遗>“有关环形散焦形状”

使用某公司镜头拍摄的范例照片及其边缘部分的散焦(背景散焦)

越到画面边缘,散焦形状越呈月牙形。而且散焦会相对画面中央以同心圆方向向外扩散。

范例照片及其边缘部分的散焦(前景散焦)

用这款镜头拍摄的图像从画面中心直到四周都保持着环形散焦形状。

范例照片及其边缘部分的散焦(前景散焦)

当对焦于拍摄对象的稍前位置时,反射型远摄镜头的镜筒长度较长(因延伸镜筒所致),且环形散焦容易产生渐晕。

而在使用“反射型尼克尔500mm f/8〈新型〉”拍摄的范例照片中,直到边缘部分都保持环形散焦形状,且渐晕程度小。