尼克尔镜头——“一千零一夜”故事

第三十八夜

No.38

35mm F2.8被改良的历史

从NIKKOR-S Auto 35mm F2.8到NIKKOR 35mm F2.8

今夜让我说说单反照相机使用的35mm F2.8镜头被改良的历史吧。

大下孝一

NIKKOR-S Auto 35mm F2.8镜头

图1. NIKKOR-S Auto 35mm F2.8镜头早期型号的结构

不知各位是否了解,长期占据市场的NIKKOR-S Auto 35mm F2.8镜头其实存在两种型号。由于产品名称完全相同,所以没有进行大规模的宣传,但在开始发售的几年后进行了大规模的产品更新。让我从这件事的原委开始叙述吧。在1959年,Nikon F开始发售的2个月后,作为35mm镜头NIKKOR-S Auto 35mm F2.8被发售了。图1就是这个镜头的结构。这个镜头在天塞型结构的前方安装了凹凸两片透镜的前转换器,是一种5组7片结构的镜头。这个镜头由于是初期的焦点后移类型的镜头,和之后的镜头相比它的设计性能并不高,在制造上也要求很高的组装精度。因此在启动这个项目时花费了相当大的功夫。没能和Nikon F一起发售而是迟了两个月的原因可能也是因为这个吧。

NIKKOR-S Auto 35mm F2.8(后期型号)

图2. NIKKOR-S Auto 35mm F2.8镜头后期型号的结构

制造困难,产量没有办法随心所欲的增加是个大问题。因此立刻开始以提高生产率和提升基本性能为目标,尝试改变35mm F2.8的设计。参照以往的经验,如果继续沿用相同的镜头结构类型,镜头性能方面是得不到大的改善的。于是开发者们开始再次研究镜头的结构。数年后终于完成了后期型号的NIKKOR-S Auto 35mm F2.8镜头。在图2中显示的就是这个镜头的结构。镜头的结构改变了后组透镜的结构类似于高斯型结构,例如球面像差、彗形像差、场曲率之类的众多像差都减少了很多。

NIKKOR 35mm F2.8

图3. NIKKOR 35mm F2.8镜头的结构

当时虽然基于这个NIKKOR Auto镜头成功开发出35mm镜头,大体上满足了性能要求,但并不代表镜头的改良已经结束了。在后期型35mmF2.8发售后,在1965年还发售了NIKKOR Auto 35mm F2镜头,在那个时期这类焦点后移型结构的优秀镜头一个接一个地被开发出来。这种技术也应当使用在35mm F2.8镜头上。

课题是减少透镜的数量和性能的进一步提升。在20世纪60年代后期,有一个为了解决这个课题而设计的方案作为报告书留存了下来。但是,结果这个镜头的采用被搁置了。据说这是因为它的全长比以前所有的NIKKOR Auto镜头都要长。

为了发售改良型的镜头,不仅需要制作所需的模具,还需要重组生产线。既然花费了这样的功夫,那么生产后一代的产品就需要有适合的理由。不只在性能方面,尺寸大小等规格方面和生产成本等。各在此之后,以报告书上的镜头为基础进行了反复改良,从6组7片类型的Nikkor Auto镜头发售开始经过了十多年后,终于完成了图3中的镜头:即1975年完成的NIKKOR 35mm F2.8镜头。这个镜头是6组6片的结构,在以前的NIKKOR Auto镜头的基础上减少了透镜片数的同时,还成功的提升了性能。

镜头结构的变迁

再说一次,图1是NIKKOR Auto 35mm F2.8镜头早期型号的结构,图2是NIKKOR Auto 35mm F2.8镜头后期型号的镜头结构,图3是当时的NIKKOR 35mm F2.8镜头的结构。将这3个镜头进行对比的话,就很容易了解到单反照相机用广角镜头的发展轨迹了。

NIKKOR Auto镜头使用的是在天塞型结构上安装前转换器的形式。这种结构是单反照相机的起点。但是天塞型结构对于前转换器部位产生的多种像差的校正能力很差,无法像期望的那样提升镜头的性能。于是在NIKKOR Auto镜头上将主透镜设计成高斯型结构,提高了对球面像差、彗形像差、非点像差的校正能力,镜头的性能得到了提高。换一种说法,废除了对校正像差几乎没有贡献的光圈前侧的无用透镜,取而代之的是在光圈后侧追加了凸透镜,应该可以说是调整了镜头的形状吧。

此外,继NIKKOR Auto的2个镜头后,经过10年以上的岁月开发出来的镜头,是经过反复推敲的镜头结构,可以说是焦点后移型的35mm镜头的权威版本。这个镜头结构的特征应该是在前列的凹透镜的后面配置了厚壁透镜吧。通过用玻璃材料填补至今为止是空气间隔的位置可以实现镜头的小型化。这种厚壁透镜的效果是在开发广角透镜的过程中发现的,该成果也被应用在这个镜头上。同时,通过将这第二个厚壁透镜的前侧面改为凹面,将后侧面改为凸面的结构,成功的对失真像差较好地进行了校正。NIKKOR 35mm F2.8镜头的特征应该是失真像差得到了较好的校正吧,当然其他各像差的矫正也都很优秀。一般认为理论上会发生筒形失真像差这一焦点后移型结构的缺点,在这个镜头上被很好地克服了。

镜头的表现特性

范例 1
尼康 F301、NIKKOR-S Auto 35mm F2.8镜头后期型号,光圈全开、A-auto、RVP100
尼康 F301、NIKKOR-S Auto 35mm F2.8镜头后期型号,光圈全开、A-auto、RVP100
尼康 F301、NIKKOR 35mm F2.8镜头,光圈全开、A-auto、RVP100

让我们再从表现性能方面来看看镜头改良后的情况。本想将所介绍的这3个镜头进行比较,但由于没能找到早期的NIKKOR Auto镜头,只能将NIKKOR Auto镜头和NIKKOR镜头进行比较。

相对后期型号的NIKKOR Auto,NIKKOR中得到改良的地方之一是中间视角的彗形像差。范例1是NIKKOR Auto后期型号和NIKKOR进行比较的夜景照片。拍摄这种夜景照片时一般是将光圈调整到F5.6-F8的范围来拍摄的,但为了突出镜头的特征,范例1是在光圈值为F2.8的状态下拍摄的。在整体的小照片上很难看明白,但是将左下角扩大了来看的话,相对NIKKOR Auto在中间视角处,点像向外侧产生的彗星状的彗形像差,在NIKKOR上却没有产生。

正因为如此NIKKOR镜头在光圈全开时应该能够拍出对比度高并且清晰的相片吧。这个表现性能上的不同,在安装于会扩大画面中央的数码相机上进行拍摄时感觉更加强烈。

相对光圈全开时拍摄的很清晰的NIKKOR镜头,NIKKOR Auto镜头因为这个残留的很少的彗形像差,在光圈全开时对比度会稍微降低。但是因被摄体的不同也会形成雅致细腻的表现效果,这也是此款镜头的魅力之一。

范例 2
尼康 F301、NIKKOR-S Auto 35mm F2.8镜头后期型号,光圈全开、A-auto、RVP-F
范例 3
尼康 F301、NIKKOR 35mm F2.8镜头,光圈全开、A-auto、RVP-F

范例2和3是用于比较两个镜头的背景散焦。

范例2是NIKKOR Auto镜头在光圈全开时拍摄的照片。这个镜头的光圈全开也反映了周边光亮的稀少,如同照片左上的旗帜显示出来的一样,在周边处散焦产生了橄榄球形状的变形。因此,随着场景的不同背景有时看起来会偏向同心形状。但是这个缺点应该会随着光圈略微缩小而得到改善。另一方面,范例3是NIKKOR镜头在光圈全开时拍摄的照片。NIKKOR镜头由于周边光亮是富足,所以周边的散焦像基本不会产生橄榄球状的变形。可是背景散焦的轮廓比起NIKKOR Auto镜头给人的印象略微生硬,在这个范例3中应该也能看出散焦的边缘显得很明亮。这也会随着光圈略微缩小,变成更加柔和的散焦。像这样有着不同散焦效果的镜头,各位更喜欢哪个镜头的散焦效果呢?