尼克尔镜头——“一千零一夜”故事

第二十夜

No.20

力求实现小型化的广角镜头

从尼克尔-UD自动20mm f/3.5到尼克尔自动20mm f/4

有些读者可能认为尼克尔镜头性能虽高,却既大又重。可事实上,并非每一款尼克尔镜头都是如此。

继第14夜之后,这次,我想谈一谈比24mm更广角的广角镜头之小型化历史。

大下孝一

用于单反相机的广角镜头

在推出尼康F照相机的1959年年底,尼康发售了本连载第1夜中提到的尼克尔-o 2.1cm f/4。因此可以说,尼康F系统从初期便具备了广角镜头。如佐藤治夫先生在第1夜中所述,这款镜头是为用于测距仪照相机而设计的对称型镜头。在配合尼康F使用的情况下,安装镜头时必需升起反光板并利用外置取景器进行拍摄。这一点有些不便。但使用尼康SP等测距仪照相机进行拍摄时,同样需要安装外置取景器,因此从这个角度来说,该镜头并不逊色。话又说回来,既然是单反相机当然就想使用单反取景器。这可谓人之常情,并且,只有这样才能淋漓发挥单反相机较之测距仪照相机的优点。“所拍如所见”――制作这样的广角镜头不仅是为用户,同时也是尼康F研发人员力求开发出超越测距仪相机系统的强烈意愿。

图1. 尼克尔-UD自动20mm f/3.5的镜头截面图
图2. 尼克尔自动20mm f/4的镜头截面图

根据前辈们归纳的设计报告可以得知,广角镜头与24mm广角镜头的设计工作几乎始于同一时期。经过几年的岁月,前辈们终于完成了尼克尔-UD自动20mm f/3.5(1968年发售)。尼康S以及S、L兼用广角镜头的焦距为21mm,与此相比,尼克尔-UD自动20mm f/3.5的焦距为20mm,短了1mm。原因估计是为了兼顾到24mm镜头。尼康S广角镜头的阵容为35mm、28mm、25mm和21mm,而尼康F镜头的阵容为35mm、28mm、24mm、和20mm。25mm和20mm的焦距各缩短了1mm。目的在于改善28mm与25mm之间焦距差较小这一不均衡。广角镜头的1mm焦距差不仅在描写方面会产生较大的差异,同时在设计和生产方面难度也会提高。设计人员硬将焦距各自缩短1mm,是站在用户立场作出的英明决策。

图1是这款镜头的结构图。与第14夜中介绍的尼克尔自动24mm f/2.8的结构图相比,您不觉得这两款镜头的结构有些类似吗?其实,它们都是由清水义之先生在几乎同一时期设计的。在电脑尚不如当今般发达的时代,于同一时期开发出两款不同规格的镜头,清水先生真不愧为设计高手。

对滤镜尺寸的刻意追求

尼克尔-UD自动20mm f/3.5是一款优秀的镜头。实际上,画面边缘部分的杂光少,畸变不显眼。即使用放大镜观察拍出的正片,该镜头对于拍摄对象细节的细致描写也令人赏心悦目。然而,这款镜头仍有一处美中不足,那就是外形较大。尼克尔-o 2.1cm f/4外形小,与此相比,尼克尔-UD自动20mm f/3.5总长69.5mm,重约390g,而且滤镜尺寸为约72mm。

尼康F的研发人员从研发的初期阶段便已考虑到要将可更换镜头的滤镜尺寸统一为约52mm和约72mm――将常用镜头的滤镜尺寸控制在约52mm,而对于从原理上无法控制在52mm以内的远摄等镜头,则采用约72mm的大型滤镜尺寸。在测距仪照相机全盛的时代,即便是近乎于标准镜头的可更换镜头,各公司的滤镜尺寸也大小不一。因此,该构想在当时可谓具有划时代意义。从这两个滤镜尺寸限制的观点考虑,无疑,即使是对于20mm广角镜头也必须将其滤镜尺寸控制在约52mm以内。既然已成功推出了用于单反相机的广角镜头,那么下一目标便是要实现约52mm的滤镜尺寸。

镜头类型

实现约52mm滤镜尺寸这一梦想经过多次的设计、试制和改进设计,终于在发售尼克尔-UD自动20mm f/3.5的6年之后,以尼克尔自动20mm f/4的形式得以开花结果。负责光学设计的是广角镜头设计专家――森征雄氏先生。先生曾亲自着手以本连载第9夜中介绍的13mm镜头为首的多款广角镜头设计工作。

这款镜头的结构如图2所示,与尼克尔-UD自动20mm f/3.5全然不同。特征在于前方的透镜为凸透镜。这在当时的20mm等广角镜头中是难以想象的。由于广角镜头的后焦距较長,因此许多设计师认为要使宽广视角的光线射入镜头,在前方放置凹透镜比较理想。而森先生则对这一常识作出了挑战,并以该款镜头类型实现了小型化。森先生这一镜头类型的发明得到了认可,并于日本、美国和德国获取了专利。我们称这种前组为凸透镜的镜头为“凸透镜在先型”镜头,而尼克尔自动20mm f/4就是凸透镜在先型广角镜头的先驱性产品。此后发售的众多小型广角镜头都采用了该凸透镜在先型镜头类型。

镜头的描写特性

范例1
范例2

接下来通过范例来观察一下这款尼克尔自动20mm f/4的描写特性。虽然该镜头在外形上比尼克尔-UD自动20mm f/3.5要小两圈,且比50mm f/1.4的标准镜头更薄,但在性能上却毫不逊色。非但如此,我对该镜头的的印象是――初看之下,其拍摄效果如同是用尼克尔-UD自动20mm f/3.5拍摄的一般。

在手持拍摄范例1时,因为室内不太明亮,所以我采用了全开光圈。可以看出,该照片清晰地捕捉到了建筑物的质感。这款镜头的特征为弧矢彗差(广角镜头中常见)较少,因此从全开光圈时便能安心使用。通过范例照片还能发现畸变也较少。虽然在全开光圈时边缘光量有所下降,但该现象具有使画面显得紧凑的效果,所以,在我看来,这不能笼统地算是缺点。

一般来说,广角镜头的描写特征为:前方的物体比实物大,而后方的物体则比实物小。因此,位于画面边缘的拍摄对象如同被画面四角向外拉扯一般,或拍摄对象会产生畸变。这种现象也称作透视畸变。巧妙地利用了该特性的便是近期流行的“变脸”宠物照。若要获取较大的变形效果,则焦距越短越好(例如18mm或14mm等),用这款20mm镜头也能拍摄出同样的效果(范例2)。

必需注意的是,拍摄时要尽可能靠近拍摄对象。此外,若要获取较大景深,请收缩光圈。由于这款镜头只能靠近拍摄对象到约30cm,因此对于小型宠物效果或许不佳。遇到此类情况时使用近摄镜*较为方便。对,能够使用近摄镜就是将滤镜尺寸控制在约52mm的另一效益。

1977年,在发售尼康F2A照相机的同时,这款镜头进化为了AI尼克尔,并于1979年转变为具备了光学系统的AI尼克尔20mm f/3.5S。该镜头的生产期较短,从尼克尔时代开始仅历时5年便结束了生产。然而,凸透镜在先型广角镜头这一基本镜头结构由AI 20mm f/3.5以及现在仍在销售的AI AF 20mm f/2.8D所继承。AI AF 20mm f/2.8D作为较小、较轻的20mm镜头,现仍受到大家的欢迎。优秀的镜头结构由后续镜头不断继承,这便是一个相当好的例子。

这款被称为“饼干镜”的薄型镜头,一直安装在照相机机身上或是放在镜头包中,都显得小巧方便,而在需要使用时则能发挥其功效。