尼克尔镜头——“一千零一夜”故事

第十六夜

No.16

通过非球面透镜对弧矢彗形眩光进行校正的

Ai Noct NIKKOR 58mm F1.2

在第六夜中我们谈到了单反相机用非球面镜头OP Fisheye - NIKKOR 10mm F5.6,今夜我们接着谈一谈使用非球面透镜的标准镜头AI Noct NIKKOR 58mm F1.2吧。

大下孝一

弧矢彗形眩光

名字取自Nocturne(小夜曲)的这款Noct NIKKOR是和尼康 F2 Photomic A同在1977年问世的。这个镜头如它的名字Noct(Noct:夜)所示,是以全开光圈下的夜间摄影为目的而设计的。那么它和先前的NIKKOR AUTO 55mm F1.2有什么不同呢?就这些不同做一些简略的说明吧。

在设计摄影镜头时,镜头越是明亮像差的补正越困难,尤其是随着镜头的广角化和大口径化,显著的弧矢彗形眩光问题越发使设计者感到苦恼。弧矢彗形眩光这个说法对于很多读者来说可能尚感到耳生,它是如范例3中所显示的,使图像周边的点状图像映现为鸟儿展翅形状的像差现象。

这个像差的强度很低,在顺光拍摄时只是对比度稍微有些降低,并不是那么的显眼。而且可以通过将光圈收缩2-3档来将其消除,所以这个像差在平时摄影中一般不会成为问题。但是,如果被摄体是点状图像的话,在拍摄对比度很高的夜景和天文物体时会变得显眼。

因为夜景和星星是很暗的被摄体,所以想尽可能的使用大口径的镜头来进行拍摄。但是如果为了发挥大口径镜头的特征而全开光圈来进行拍摄的话,点状图像又会披上如鸟儿展翅般的“纱幔”。虽然说稍微收缩光圈可以消除,但这样一来就失去了大口径镜头的意义。因此,在全开光圈上对这个棘手的弧矢彗形眩光实施补正,就是这款Noct NIKKOR的开发目的。着手解决这个课题的是在本稿中反复登场的清水义之先生。

镜头的结构

図1a. AI Noct NIKKOR 58mm F1.2 镜头截面图
図1b. AI NIKKOR 50mm F1.2镜头截面图

这个镜头的结构如图1a所示,是6组7片变形高斯型镜头。高斯型的特征如本稿中多次列举的那样,由于色差的校正和球面像差的校正良好,对于大口径镜头而言可以说是适合的镜头类型了吧。但是,使用这种单纯的高斯型却很难对上面所说的弧矢彗形眩光进行校正,F值缩得越小弧矢彗形却变得越大。于是,清水先生通过使用高折射率的玻璃,在减弱各透镜曲率的同时,将前透镜换成非球面透镜,由此使弧矢彗形眩光问题得到了改善。我想请各位将它和图1b中所示的现行的AI NIKKOR 50mm F1.2S的镜头截面图进行比较。虽然同样是高斯型的镜头,但仔细观察后应该能够看出各镜头面的曲率有很大的区别。加之第一透镜是非球面透镜,弧矢彗形眩光问题籍此得以补正。

此外,非球面透镜根据用途可以分为2个种类。一种是如以前所说的OP-Fisheye那样对失真像差进行控制的非球面透镜,另一种是如这次所说的Noct那样对球面像差和彗形像差进行控制的非球面透镜。事实上,对球面像差和彗形像差进行校正的非球面透镜比起前面的对失真像差进行控制的非球面透镜来说要求的精度完全不在一个级别。因此Noct NIKKOR选择了基于研磨的非球面制作法。基于研磨的非球面制作法是在制作反射型天体望远镜的非球面镜片时使用的技术,在可以制作出高精度非球面镜片的同时,需要熟练的研磨技术人员的技术,从制造数量和成本等方面看都绝非易事。

除此之外,精度要求很高的透镜也需要高精度的检测。在Noct NIKKOR上,不仅要对非球面镜头单体的表面形状进行测量,对组装后的镜头实施通常的分辨率试验外,还要用专用的测量装置进行像差的测量,从而对产品的眩光进行处理。虽然看上去和AI NIKKOR 50mm F1.2S没有太大的区别,但是价格却是其3倍的理由就在于此,这是一款从制造到检测都需要花费大量功夫的镜头。

镜头的表现性能

范例1
范例2
范例3

以范例为基础来看看这个镜头的表现性能吧。

这次的范例是发挥了Noct镜头特征的夜景照片。说到夜景拍摄,通常是使用低感光度胶卷,将相机放置在三脚架上,将镜头的光圈缩小,使用慢速快门仔细地拍摄是常规的做法。但是这个Noct镜头因为具有F1.2的明亮度,即使使用ISO100胶卷手持拍摄,也能够拍摄出明亮的夜景。用快照的感觉拍摄夜景时节奏感很新鲜,感觉也很舒服。这个范例也是不使用三脚架,全部手持拍摄的,但过于忘乎所以拍摄的太过马虎,结果垂直线稍微有点弯曲了。

且说,关于Noct NIKKOR,据说过去常常通过拍摄银座夜景对其弧矢彗形眩光实施评估。范例1和2即是由此而来的,是专门为了和AI NIKKOR 50mm F1.2S进行比较而拍摄的银座夜景。虽然都是全开光圈拍摄的照片,但你会发现在AI NIKKOR 50mm F1.2S上可以看到的弧矢彗形眩光,在Noct NIKKOR上就难以发现,我们看到的是一张在全开状态下眩光少,又清晰的图像。相对地在AI NIKKOR 50mm F1.2S拍摄的图像中,从画面中心开始略微有点眩光,而图像周边部分的路灯处则缠绕着像鸟儿展翅般的眩光。相对于Noct NIKKOR的高对比度和边界分明且能凸显出被摄体的表现,AI NIKKOR 50mm F1.2S展现的是通过细节表现来体现被摄体的表现性能。

应该可以说AI NIKKOR 50mm F1.2S是比较适合拍摄人物的镜头吧。

范例3是隔着玻璃拍摄陈列橱窗的照片。虽然对于这个镜头的散焦效果褒贬不一,但笔者认为这个后散焦表现得不错。在对焦面上具有清晰锐利的一面,同时陈列橱窗又与路灯等柔和的相融在一起。但是,前散焦方面,由于和被摄体之间的距离,边缘处有时会有明显的散焦。

在拍摄夜景时虽然强光很容易进入镜头,但由于被施加了多层镀膜,重影有所改善。但是为了防止画面外的强光造成眩光,通常需要使用遮光罩。

1977年发售的这款Noct NIKKOR,在1982年换代为AI-S,在F5发售的第二年即1997年停止发售。

时至今日依然有人觉得停止生产这款镜头是件很可惜的事情。但是,虽然这个名字消失了,但是致力于消除弧矢彗形眩光的Noct思想,被其他的镜头所继承,继续延续了下去。

后面的这个故事我们另找机会再说吧。