尼克尔镜头——“一千零一夜”故事

第三十七夜

No.37

镜头的秘密

W-NIKKOR 3.5cm F2.5

第三十七夜中让我们再次说说尼康S用尼克尔的故事吧。在尼康S型照相机的时代,对于摄影记者来说被称为“三种神器”的是3.5cm、5cm、8.5cm这3种焦距的镜头。为了成为独当一面的摄影记者,必须能够熟练的使用这3种交换镜头。

佐藤治夫

其中焦距为35mm的镜头可以说是摄影记者的必备之物之一。时间流逝,如今已经步入单反时代,虽说如此,35mm的镜头依然受到摄影记者和爱好者们的支持。在世界每个地方,数量众多的照相机厂家,制作出了很多的35mm镜头。就算在当时的日本光学(现在的尼康),3.5cm镜头的设计也是重要课题之一。在第三夜中提到的3.5cmF1.8镜头就是如此,3.5cmF2.5镜头在发售时也是当时很有人气的可见当时的尼克尔3.5cm镜头的明亮度,是很优秀的。

得到广泛好评的3.5cmF2.5镜头到底是一个具有什么样特征的镜头呢。同时又具有什么样的逸闻呢。今夜,就让我们来解明一下这个经典镜头尼克尔3.5cmF2.5的秘密吧。

开发经历

那么下面让我们来解读一下尼克尔3.5cmF2.5的开发经历吧。亲自动手进行光学设计的是曾经在第3话和第29话中介绍过的东秀夫先生。东先生曾经在短期内设计了许多的广角镜头。看了3.5cmF2.5镜头的设计报告书,令我瞠目结舌。这个镜头起初是根据F2.7来设计的。总而言之,证明了先生是采用了近轴理论来决定功率配置,一边尽可能的抑制三次像差的产生一边进行设计,之后再慢慢地提升镜头的口径的设计手法。采用这种手法时如果设计的条理不好,在口径提升时就会失败。能够采用这种手法就证明了在原来的设计中残留的像差很少,尤其是高度像差的产生很少。正因为如此,在缺乏工具的时代先生才采用了这种手法吧。

3.5cmF2.5镜头的量产是在昭和27年(1952年)开始的。发售是在这一年的7月,在长达9年的时间里一直都畅销不衰。起初使用了黄铜制的镜筒,是个死沉死沉的家伙,之后和3.5cmF1.8镜头一样改为轻合金的镜筒,成为了一款使用顺手的当时的经典镜头。此外,就如大下先生在第八夜中也曾提到过的那样,由于S用尼克尔3.5cmF2.5镜头深受好评,制造也很简单,因此改变了玻璃的材质,改变了曲率半径,修正了设计方案,转变成为尼康用标准镜头。这也证明了东先生的基础设计十分优秀的。基础扎实可靠的话,转换时也很方便。

表现特性和镜头性能

截面图

请看截面图。这个镜头是典型的高斯型结构的镜头。从左开始为凸透镜、凸凹接合透镜、凹凸接合透镜、凸透镜的4组6片透镜所构成。具有像被中央的2片接合透镜夹住一般的光圈,具有对称型的结构。

作为高斯型结构的特征,对于球面像差、色差的校正比较容易,同时,因为具有对称型的特征,所以倍率色差和失真都会自然的得到校正。因此,与三合一镜头或者天塞镜头相比较,更容易大口径化,同时也更能满足拍摄视角的需要。然而,高斯型结构为了获得良好的性能,拍摄视角也被限制在60-70度之间。如果想要设计更加广角的镜头,就要让位于奥索曼泰型结构和在第29夜中介绍过的弯月型结构的镜头了。此外,要说高斯型结构的缺点的话,应该是对弧矢彗形反射光斑的校正比较困难吧。如何改善这个难点,正是展现设计者能力的地方。

那么接下来让我们看看尼克尔3.5cmF2.5镜头具有怎样的表现特性吧。从像差特性和实际拍摄效果两方面来观察一下。

来解读一下设计报告书吧。这个镜头在像差校正上的特征是具有球面像差和场曲率。球面像差为低度矫正。这具有提高背景散焦效果的作用。同时,场曲率相对较大,弧矢像面(S像)、子午像面(M像)都因为曝光不足而发生了膨胀。

但是除了周边的区域,非点像差至少都存在于M、S像上。尤其是将S像面曝光不足应该是为了抑制弧矢彗形反射光斑的产生。东先生肯定是略微的牺牲了像面的平坦性,而抑制了像老鹰一般的反射光斑的产生。如果看点列图的话,就能了解点光源的成像状态。中心处点像的归集很好,可以期待清晰地成像。但是随着像高的增加,由于曝光不足的场曲率的原因焦点有缓慢前移的倾向。慧形反射光斑,或者说子午彗形反射光斑的产生稍微有些大,并没有产生弧矢反射光斑不同的老鹰形状的反射光斑。

如果要对表现特性进行总结的话,在中心位置附近的成像分辨率高而且清晰,随着越往周边去,由于场曲率的影响焦点有缓慢前移的倾向,虽然有核心,但由于反射光斑的产生存在清晰度缓慢降低的倾向。但是点像并不存在不自然的变形,应该可以说是工整的没有毛病的成像表现吧。此外,失真被控制在1%以下,倍率色差也很小,如果稍微缩小光圈的话,可以期待清晰度的提高。

范例 1
范例 2

下面让我们来看实际拍摄结果吧。从F2.5光圈全开状态至F2.8时,在中心附近处是具有高分辨率线条的细腻表现。随着图像从中心处向周边去,存在焦点前移的倾向,图像变得劣化。在四角处稍微有些周边光亮不足,但在当时的广角镜头中属于平均水平的量。当光圈缩小至F4-5.6时,中心附近的清晰感更加提升,图像清晰的范围变大。周边的图像也得到了改善,清晰度变高。除了周边,都达到了优良画质的领域。周边光量的不足也被消除。当光圈缩小至F8-11时,连周边部位的分辨率都得到了提高,图像整体的画质都变得均匀良好。对比度也变得恰到好处,绝对不存在过度强调、过度对比,而是灰度很丰富的描写。当光圈缩小至F16-22时,点像的形状变得统一,但由于衍射的影响整体的清晰度下降。如果想要得到高清晰度的话需要将光圈值调到F8-11,如果想要得到适合人物照的柔和的描写的话将光圈值调到F2.8-F4进行拍摄可能效果好。

那么接下来,让我们用范例照片来确认表现特性吧。范例1是使用人物照来作的范例。只要看人物毛发和衣服纤维的质感就能够知道,线条细腻,对比度很柔和,灰度也丰富,呈现出自然的成像效果。此外,观看墙壁的图案也能够知道,在图像中感觉不到不自然的变形和反射光斑。

范例2是风景和快照的范例。由于是将光圈缩小后进行的拍摄,清晰度一直到图像周边都是均匀而且没有瑕疵的表现。需要大书特书的地方,应该是没有变成显著的高对比度的描写吧。我想大家应该都明白这虽然是在晴天的强烈阳光的照射下进行的拍摄,但阴暗部分的再现性依然良好,可见是进行了适当的对比度压缩处理。