尼克尔镜头——“一千零一夜”故事

第十七夜

No.17

追求大画幅照相机的技术

PC尼克尔28mm f/4

第17夜要向大家介绍传承至今的“PC(透视控制)尼克尔”镜头之历史及其代表作――PC尼克尔28mm f/4。

佐藤治夫

PC(透视控制)的构思

1961年,当时的日本光学工业公司(现尼康)的先驱们研制出可进行倾斜/平移的单反相机专用可更换镜头。这款被命名为“PC尼克尔”的镜头于1962年7月发售,并引起了大家的关注。我查看当初的“PC尼克尔35mm f/3.5”使用说明书时竟然发现,该说明书中不仅收录了倾斜/平移的说明及用途,还记载了试制品的解说和开发历史。

阅读该使用说明书便能感受到当时的开发人员对照片和照相机的热情和丰富的知识。到完成第一代“PC尼克尔35mm f/3.5”为止,大致进行了3种镜筒的设计试制。

惊人的是,起初的试制品还配备了倾斜装置。“35mm格式广角镜头与大画幅照相机的镜头不同,具有充分的景深,所以倾斜装置的使用频率较低”。因此,成品镜头不仅外形小,而且易于使用。

我认为,就“PC尼克尔”而言,镜筒的设计难度远远高于光学设计。一般来说,与照相机机身的机构设计师相比,镜头的镜筒设计师虽然工作艰苦却不太引人注目。那是因为大家常认为可更换镜头的“设计=光学设计”。然而,在这次介绍的“PC尼克尔”等开发工作中,即便说“依靠的就是镜筒设计师的技能”也毫不夸张。在 “PC尼克尔”的机构(镜筒)设计中,汇集了众多令人惊叹的创意,使该装置易于使用。

开发历史

尼康从很久以前就一直研制着大画幅照相机。所以员工中有不少人精通大画幅照相机。

时代适逢从S型测距仪照相机向F型单反相机过渡的时期。为展现出单反相机的优点,在开发“尼康F”照相机的同一时期,“PC尼克尔”的构思诞生了。

让我们来回顾一下“PC尼克尔”的开发历史。

于1962年7月,第一代“PC尼克尔35mm f/3.5”(6组6片结构)发售。

随后,于1968年5月,大口径“PC尼克尔35mm f/2.8”(7组8片结构)发售,实现了更新换代。

此后,于1976年4月,配合大口径化更改了外观的“PC尼克尔35mm f/2.8”问世,并于1980年11月发售了“PC尼克尔35mm f/2.8”。

为满足用户对于更广角化的需求,又于1975年7月发售了“PC尼克尔28mm f/4”(8组10片结构)。

1981年2月,实现了大口径化(f/3.5)的“PC尼克尔28mm f/3.5”(8组9片结构)发售。22年后,改良为尼康综合镀膜(SIC)的型号仍可以在市场上看到。

为满足“如大画幅尼克尔镜头一般,适合拍摄物体的中远摄PC镜头”这一需求,尼康在以往的平移结构的基础上又加入了倾斜结构,同时改善了光圈结构,如此开发出的便是“PC微距尼克尔85mm f/2.8D”(发售于1999年9月)。该镜头物如其名,不仅微距特写性能优秀,而且在组合数码照相机“D1”系列等使用时,因其视角相当于135格式大约127.5mm镜头的视角,所以在博得了众多的好评。

先辈们对于“PC尼克尔”的满腔热情得到了后辈们进一步的发展,连绵不断,传承至今。

接下去让我们来看看“PC尼克尔28mm f/4”。

负责光学设计的是在第9夜中介绍过的森征雄先生。光学设计报告编写于1974年。森先生原是大画幅尼克尔、中画幅尼克尔的主要设计师,在广角镜头的光学设计上具有罕见的才能。

顺便提一下,如“远摄(长焦)镜头”、“广角镜头”般对镜头进行分类时,本不应按焦距进行,而应按视角进行。如果您想象一下一台大画幅照相机可使用多种底片格式便能理解我的说法。

通常,用于35mm单反相机的28mm镜头拥有约74度的视角,而PC尼克尔28mm镜头的视角竟有90度,换算成35mm(135)格式时约相当于约20mm焦距镜头的视角。利用“PC尼克尔”宽广的图像圈能更为自由地决定构图,因此这是一款能对图像进行校正的镜头。

但是,单说平移,需要多少平移量才能对图像进行校正呢?决定“PC尼克尔”的平移量无疑必需具备大画幅镜头的技术。从这一点来看,森先生也是负责光学设计的合适人选。

镜头的描写特性

截面图

请看镜头截面图。可以发现“PC尼克尔28mm f/4”是一款反远距型镜头。8组10片镜片的结构,包含的镜片数较少。森先生将凸透镜布置在第一透镜位置,从中可看出他力图减少畸变(失真)的设计意图。

接下去从色差特性和实拍结果这两方面来看看“PC尼克尔28mm f/4”的描写特性。

通过色差值可以发现,当平移量为0时,子午彗差和弧矢彗差在整个像场都较少。由此便可推测,该镜头具备清晰的图像再现能力和高对比度的描写特性。

在平移量增加时,产生若干像散和彗形像差,图像品质会随之有所下降,但考虑到该镜头宽广的视角或图像圈,这是可以被接受的。

此外,横向色差虽较大,但我在实拍过程中并没有遇到严重的问题。

再者,边缘的光量也很充分。

值得一提的是该镜头的畸变(失真)较少。尽管这是一款广角镜头,但观察整个90度视角的图像圈时,其畸变也只有-2.6%,得到了良好的校正。

尼康对PC镜头的执著追求就在于此。事实上,畸变是PC镜头的天敌。为什么这么说呢?那是因为,如果用来消除“由透视产生的失真”的PC镜头中残留着“由畸变产生的失真”,那么PC镜头的存在意义与价值就会减半。直到近些年出现图像处理软件为止,由畸变产生的失真在拍摄时是难以消除的。

范例1
范例2

请观看范例1、2。

范例1是使用平移机构校正了失真的照片。

范例2是反方向使用平移结构,使失真达到很大程度时拍摄的照片。初见之下,大家可能会否认为这两张范例是使用同一焦距的镜头拍摄的照片?如果没有任何说明,大家很可能会认为范例1是使用标准镜头拍摄的照片,而范例2是使用广角镜头拍摄的照片。可以说,这正是先驱们力图在“PC尼克尔”中实现的大画幅照相机的技术。

关键的描写特性又怎么样呢?通过这两张范例照片,可以发现图像具有充分的锐利度和丰富的色阶。根据我的实拍结果,这款镜头具有与清晰度相比更重视对比度的描写倾向。在实拍过程中,当光圈设为f/8~f/11时,该镜头发挥出了良好的描写特性。

“框架屋”――吹野先生

提到“可更换镜头的设计”工作,大家一般会联想起光学设计,但仅有光学设计是不够的。只有兼备了良好的镜筒设计和电路设计才能创造出让用户满意的商品。在我看来,一款镜头,尤其是作为工具是否便于使用,即使说“取决于镜筒设计师执著的追求和智慧”也并不夸张。

这次我想向大家介绍——吹野邦博先生。

吹野先生工作经验相当丰富,我们对他都很信赖。每逢想出有趣的点子或陷入困境,我们都会去找吹野先生商量。

对于“PC尼克尔”,吹野先生也拥有许多点子。“PC 28mm f/3.5”的轻量化和操作性能的改善、“PC微距尼克尔85mm f/2.8D”的倾斜机构以及预设光圈的改良等都是这些点子的成果。

我对吹野先生充足的工作干劲和不知疲倦的探索精神甚是钦佩。不限于我们这个行业,凡是长年累月从事某项工作的人士,都拥有知识经验与洞察力,都是值得信赖的。尼康拥有许许多多资深的技术人员,我认为他们就是尼康的企业文化和素质之本。