尼克尔镜头——“一千零一夜”故事

第二十九夜

No.29

花椒虽小却辛辣刺激

W-NIKKOR・C 2.5cm F4

在第二十九夜中,向大家介绍了尼克尔2.5cmF4镜头。这个连聚焦环都没有的镜头魅力何在呢?为什么被爱好者所珍视呢?今夜,让我们解明一下这个像玻璃球一样的尼克尔2.5cmF4的秘密吧。

佐藤治夫

弯月形镜头和日本光学

其原型要追溯到1900年由格尔茨公司发明的对称弯月型镜头(Hypergon, 2ω=135°, F22)。对称弯月型镜头是由具有相同曲率半径的2片凸弯月形透镜所构成。特征是,在当时具有大的视场度。此外,在像差校正上的特征是,畸变、场曲率、倍率色差得到了显著缩小。但是,只有2片凸透镜构成的对称弯月型结构却具有无法校正轴上色差和球面像差等原理性的缺陷。这时,蔡司公司在没有破坏这个对称弯月型结构的情况下,增加了1组凹透镜(共计2片),完成了弯月型镜头(Topogon, 2ω=100°, F6.3)。

这个弯月型镜头虽然是个昏暗的镜头,但在当时是继对称弯月型镜头之后,具有视场角的镜头。

在那个时代,这个弯月型镜头由于畸变和场曲率很少而受到重视,作为拍摄航空照片、制作地图的光学系统,承担着重要的责任。各国的光学设计人员,全都开始在这个无畸变的广角镜头的开发上倾注心血。那是一个如果没有敌占区的准确的地图,就意味着战败的时代。不久,先驱者们的研究,在名为摄影的艺术文化的世界里开花结果。这个成果,也被有效运用在这个尼克尔2.5cmF4镜头上。

开发经历

那么接下来,让我们来解读一下尼克尔2.5cmF4的开发经历吧。亲自动手进行光学设计的是在第三夜中介绍的东秀夫先生。光学设计是在昭和28年(1953年)的秋天完成的。之后进行了试制,量产品的图纸是在昭和29年(1954年)9月出图的。仔细地看过图纸后我着实吃了一惊。2片凹透镜的镜片厚度,只有0.45mm。而且在接近半球的曲率半径近似半球,前后的曲率半径差也很微小。此外,图纸上还记载着公差要求将这个镜头的离心控制在60秒以内。这个零件的加工应该是困难的吧。小型化是一件很困难的事情。如果将大小按照比例缩小到1/10,公差的值也是1/10,也就是说必须要将精度提高到通常的10倍。

表现特性和镜头的性能

W-NIKKOR・(c)2.5cmF4镜头

请看截面图。弯月型镜头是从左开始凸凹凹凸的4片透镜所构成的。在滚圆的团在一起的镜头中心处,具有光圈和对称型的结构。弯月型镜头如果想成是凸(凹凹)凸的结构的话,和对称弯月型镜头时不同的,可以想成是三重结构。因此,可以实现塞德尔5像差和2个色差的校正能力。那么,尼克尔2.5cmF4具有什么样的拍摄效果呢?让我们从像差特性和实际拍摄结果两方面来研究一下吧。

如前面所述那样,这个弯月型镜头的特征是,畸变像差和场曲率很小。各透镜的形状做成弯月形状。这是为了使轴外光线(周边光线),不产生显著的像差而采用的办法。

范例 1
范例 2

我再次评估了一下设计资料。关注的是被称为点列图的用于确认点光源表现的评估方法。这个镜头的点像发生了很复杂的变形。但是,共同之处是在这个点像的中心处有很大的反射光斑围绕着。这就是适度的分辨率和对比度的秘密。此外提高了清晰度。

在光圈全开时,中心部位的清晰度良好,创造出了丰富的灰度,成像显得十分的自然。

将光圈缩小到F5.6的话,从中心部开始反射光斑慢慢地消失了,周边光量也得到了改善。如果再将光圈缩小到F8的话,一直到周边部分都能够得到足够的清晰度和合适的对比度。此外,如果再将光圈缩小到F11的话,清晰感会进一步增加。如果再将光圈缩小到F16-F22范围的话会受到衍射的影响,分辨率会慢慢地降低。

那么,让我们用范例照片来试着确认下描写特性吧。范例1是拍摄的远景写实的范例。选择了容易显现出广角镜头特征的构图。但是,拍摄的效果就像是用标准镜头拍摄的照片一样自然。范例2是为了确认分辨率而选择的拍摄对象。线条细腻,对比度也没有过强,灰度也很丰富,成就了自然的成像。