尼克尔镜头——“一千零一夜”故事

第五十一夜

No.51

向软焦点致敬

Nikon Soft Focus Filter Soft1,Soft2

在第五十一夜要说的是滤光器的故事。可能会有人说这不是尼克尔的故事啊,其实以前日本光学工业株式会社(现在的尼康株式会社)制造的滤光器是用NIKKOR FILTER这一名字进行销售的。解读一下当时滤光器的开发经历的话,历代镜头设计者的名字就会一个接着一个浮现出来。虽然只是个滤光器,却也重要。尼康制滤光器和其它尼克尔制品一样,是凭高尚的设计思想实现商品化的。
今夜要介绍的是在其中也是具有个性的尼康软焦点滤光器。那么就让我们解读一下设计者的想法和开发时的秘闻吧。设计者的目标是什么呢?然后要紧的拍摄效果是否优秀呢?
那么今夜,就让我们解开尼康软焦点滤光器的秘密吧。

佐藤治夫

软焦点(soft focus)是什么?

一般而论,在摄影镜头中越是清晰的镜头越让人喜爱。但是,在人物摄影和静物摄影领域,并非只有清晰的镜头让人喜爱。如微距尼克尔一般将一个一个毛孔都忠实再现的镜头,有时会暴露被摄体的缺点。在这时被优选使用的就是软焦点镜头和软焦点滤光器。软焦点的特征是,拍摄出来的照片的焦点核心部分具有充分的解像感,此外还可以拍摄出反射光斑如薄纱般笼罩的照片,就像降低了对比度一样的感觉。

软焦点镜头的历史久远,我所知的古老的软焦点镜头是在1920年(大正9年)美国的万伦莎公司发售的维尼托(Verito Diffused Focus 6inch f/4),是一款前后2组3片结构,残留像差很多,专门用于拍摄反差弱的照片的镜头。通过残留球面像差等各像差使其在光学上产生反射光斑,可以说是现代软焦点镜头的鼻祖。软焦点镜头的特征是产生美丽的反射光斑和得到美丽的散焦效果。此外,看起来景深变深也是特征之一。此外,通过缩小光圈柔软度也会变化,结果变身为清晰的镜头,这也可以说是很大的一个特征。对于软焦点镜头来说,光圈值的功能并非是配合曝光,而是为了调整柔和度。

软焦点滤光器是什么?

用于软焦点的配件也有很长的历史。以前在电影和商业写真的世界中“罩纱”技术曾经风靡一时。“纱”指的是某种布,通过罩上这种纱布(罩在镜头的前方)来得到软焦点的效果。可以认为这种技术经过发展,诞生了软焦点滤光器。

相对软焦点镜头通过球面像差来产生反射光斑,软焦点滤光器是通过在滤光器的表面形成伤痕或者凹凸的小水滴状镜头来产生反射光斑的。但是,滤光器表面的伤痕或者凸凹会作为瞳孔的阴影而映入其中。总而言之,就是散焦中会映入凸凹和伤痕。只要观察点像的强度分布,就能很明确的理解这点。关于点像的强度分布,在成像点上,产生的反射光斑成分中会产生了很多山、谷或者边缘等。这个现象就是世人常说的二线散焦产生的主要原因。

而且前散焦、后散焦两方面都产生了这种倾向。实际上这是软焦点滤光器的缺点。原本是期望得到柔和的表现效果,因此散焦效果的恶化是想回避的缺点。

此外,软焦点滤光器和软焦点镜头不同,景深不会发生变化。因此,可以在深度很浅的状态下得到柔和的效果。换而言之,也可以说这是一大优点。深度会随着光圈的缩小而加深,因此使用小光圈就可以得到疑似软焦点镜头的表现效果。此外,软焦点滤光器在柔和度的调整上比较困难。因此,在制作滤光器时必须从一开始就设定好合适的柔和度。在设计时必须考虑对理想柔和度进行优化。

尼康 软焦点滤光器 软1、软2的特征

那么,尼康的软焦点滤光器具有什么样的特征呢?尼康软焦点滤光器的创造者是纲岛辉义先生。纲岛先生也是在尼克尔一千零一夜故事中经常登场的尼克尔镜头的设计者。在尼康,即使是滤光器也是由一线的光学设计者进行开发的。确实感受到了先辈们对产品的热情。

实际上尼康的软焦点滤光器上使用的技术,并非表面加工,而是滤光器的化学性处理。纲岛先生的开发小组期望通过化学处理技术在瞳孔没有阴影的状态下产生反射光斑的结构。这个方法被称为离子交换法。在滤光器的玻璃材料中选择含有酸化钠的材料。然后在这个玻璃的表面途上银,在某种条件下使其离子化。使该银离子和钠离子进行离子交换。这样一来,进行过离子交换部分的折射率发生变化,产生如同GRIN(Graded Index)透镜那样的折射率分布。

因为离子化是持续进行的,因此折射率的变化也是持续产生的。通过这个效果,生成理想的反射光斑。因此,一般情况下滤光器玻璃使用的并非廉价的玻璃材料,而是贵了几倍的光学玻璃。这是因为需要容易产生钠离子的玻璃材料。通过离子化的进行状况来决定反射光斑的生成量,换言之就是决定柔和度。在设定上Soft1是较弱的柔和度,Soft2是较强的柔和度,生产管理是通过MTF的衰减率来进行所有产品的管理的。在MTF测量机还很珍稀的时代,尼康的软焦点滤光器已经领跑在了技术的前端了。同时,该技术于1972年(昭和47年)通过日本专利申请,次年的1973年申请了美国专利。

尼康的软焦点过滤器凭籍自己的技术,锁定的目标是真正的软焦点,而绝不是疑似软焦点。

正好我手上有开发时品质保证课的测试报告,让我们来看看吧。报告书的总结处写到了这个滤光器的数个特征:

  1. 有核心的反射光斑分辨率良好。
  2. 即使是小光圈反射,光斑的效果也不会降低,反而比较大。
  3. 反射光斑没有着色而是接近白色。
  4. 和其他的软焦点滤光器相比较分辨率较高。
  5. 色调、渗色、散焦效果良好。

纲岛先生的目的是保持主镜头的高分辨率、形成美丽的反射光斑和实现良好的散焦效果。他的目标并非只是配件这个级别,而是真正的软焦点。这个软焦点滤光器由于滤光器表面没有凸凹和伤痕,散焦里不会出现阴影来破坏散焦效果。这才是接近软焦点镜头的滤光器。那么纲岛先生为什么对真正的软焦点表现执着到如此地步呢?

看了当时的开发经历,当时真正想开发的镜头的摸样就会浮现在眼前。这就是大画幅胶片相机用软焦点镜头。根据当时的记录,曾经有著名的摄影家使用大画幅胶片相机拍摄了人物照来进行比较的记录。结果喜人,也说明了软焦点滤光器的开发是成功的。

纲岛先生改善了软焦点镜头的缺点,那就是缩小光圈后柔和度(反射光斑)急剧减少,前散焦和后散焦的表现效果差别大,以及反射光斑少,存在二线散焦区域等问题。纲岛先生放弃了软焦点镜头开发,开始着手于优质的焦点滤光器的开发。可以说纲岛先生开发的软焦点滤光器对主镜头不挑剔,是一根广角镜头也好远摄镜头也好都能拍摄出优秀软焦点作品。在小光圈上使用时深度很深,很多地方都笼罩着反射光斑,可以说会成为较理想的软焦点镜头。

开发经历

那么接下来让我们解读一下开发经历吧。开发了尼康软焦点滤光器的正是刚才介绍的,尼克尔一千零一夜故事中常常登场的纲岛辉义先生。对纲岛先生来说,软焦点的研究可以说是长期的课题。

好了,让我们解读一下报告书和图纸吧。根据报告书的记载,试制图纸是在1977年(昭和5年)的初夏出图的。之后在同年进行了试制,通过评估得到了满意的结果,同年的腊月量产图纸出图开始量产。开发是在短时间内进行的。随着对当时资料的阅读,感受到了纲岛先生对于软焦点的热情和感情。这个滤光器就是尼康的回答。

尼康 软焦点滤光器的开发

很多人是不是都知道在2003年公布的RoHS指令(Restriction of Hazardous Substances=欧洲议会及理事会关于限制在电子电气设备中使用某些有害成分的指令)呢?法令是在2006年施行的。在这个指令中照相机和镜头也成为了限制对象,日本的光学和照相机厂商、玻璃厂商等一片哗然。实现无铅、无砷的要求使得光学玻璃需要进行全面的改良。当时,玻璃材料厂商都机敏地进行了对应。随之而来的是尼康也不得已更改了所有产品的设计。其中,使用光学玻璃的尼康软焦点滤光器软1和软2的玻璃材料也必须进行更改。但是,这就产生了一个大问题。通过离子交换法制造的这个滤光器在钠的含有量等方面必须要有和普通的折射率和分散的光学常数不同的特性。在匆忙使用新玻璃进行了试验后,得出了作为替代品的无铅、无砷光学玻璃无法进行离子交换的结论。

这个软焦点滤光器无法制造了。相关人员一时间哑然无语。然后,不得已停止了制造。为了能够实现旧尼康软焦点滤光器软1的特征——良好的分辨率、没有着色的反射光斑量、优秀的散焦效果等,我竭尽全力,反复研究替代方案。开发是从2005年梅雨季节开始的,完成品就是尼康后一代的软焦点滤光器,然后在2007年春天开始发售。这款滤光器没有使用加工玻璃表面的手法,通过将微型透镜的大小缩小将上述出现在散焦中的阴影控制到较小程度。在反射光斑的产生方法和分辨率等方面,将新旧号进行比较的话就能看出其具有和旧软焦点滤光器接近的特性。这点只需将范例(范例1、范例3)做个比较就能够知道了吧。作为旧软焦点滤光器的替代品,如果大家喜爱使用尼康软焦点滤光器的话我就幸福了。

实际拍摄性能和范例

范例 1 (Soft 1)
尼康D800 NIKKOR 58mm F1.4G + Soft1 Filter
光圈:F2.8
快门速度:1/125sec
ISO:720
画质模式:RAW
白色平衡:自动
画面控制:人物照
拍摄日期 2013年11月
范例 2 (Soft 2)
尼康D800 NIKKOR 58mm F1.4G + Soft2 Filter
光圈:F2.8
快门速度:1/125sec
ISO:800
画质模式:RAW
白色平衡:自动
画面控制:人物照
拍摄日期 2013年11月
范例 3 (New Soft)
尼康D800 NIKKOR 58mm F1.4G + New Soft Focus Filter
光圈:F2.8
快门速度:1/125sec
ISO:800
画质模式:RAW
白色平衡:自动
画面控制:人物照
拍摄日期 2013年11月

下面让我们看看实际拍摄效果吧。

范例1、范例2、范例3是使用尼康软焦点滤光器软1、软2和软焦点滤光器拍摄的范例。哪个滤光器都凭借高光且无着色的美丽反射光斑得到了渗色。此外,值得一提的是分辨率很高。请看椅子和窗帘的表现效果。和一般的软焦点滤光器相比就能知道保持了高的分辨率。并且,与软1相比,软2的反射光斑更多(柔和度更高),在这种范例中的场景中印象更好。同时,请将软1和软焦点滤光器进行比较。应该能看出两者类似。可以说滤光器传承了旧软焦点滤光器的表现效果。

范例 4 (Soft 1)
尼康D800 NIKKOR 58mm F1.4G + Soft1 Filter
光圈:F2.8
快门速度:1/640sec
ISO:200
画质模式:RAW
白色平衡:自动
画面控制:人物照
拍摄日期 2013年11月
范例 5 (Soft 2)
尼康D800 NIKKOR 58mm F1.4G + Soft2 Filter
光圈:F2.8
快门速度:1/500sec
ISO:200
画质模式:RAW
白色平衡:自动
画面控制:人物照
拍摄日期 2013年11月
范例 6 (New Soft)
尼康D800 NIKKOR 58mm F1.4G + New Soft Focus Filter
光圈:F2.8
快门速度:1/640sec
ISO:200
画质模式:RAW
白色平衡:自动
画面控制:人物照
拍摄日期 2013年11月

范例4-范例6是用于拍摄人物照的范例。和范例1-3一样是将人物照进行了比较拍摄。哪个范例都凭借高光且无着色的美丽反射光斑得到了渗色。此外,还能看出分辨率很高。眼镜处的分辨度、毛发、下巴处的反射光斑等,都具特点。但是,在拍摄人物时软2的柔和度也许有些过于强烈了。软1或者软焦点滤光器的柔和度比较合适。这里如果也将软1和软焦点滤光器进行比较的话,应该能看出两者的类似。

软焦点尼克尔S 105㎜ F2.8

实际上纲岛先生软焦点研究的起点是从软焦点镜头的开发开始的。大家可能是头一次听说,当时的日本光学工业株式会社从很久以前就开始对软焦点和散焦效果进行研究。证据就是这次介绍的软焦点尼克尔S 105mm F2.8镜头。这个镜头的设计者当然也是纲岛先生。在1967年(昭和42年)提出了设计报告书。值得一提的是从20世纪60年代的很早期开始就已经着手于软焦点的研究了。20世纪60年代开始也就是说从尼康F发售开始,就已经进行一个系列的规划和研究了。这种连续不断的在软焦点、散焦效果方面的研究,由软焦点滤光器所延续,进而成为创造出DC尼克尔的原动力。在尼克尔自动的时代是尼康被贴上散焦效果差的不恰当标签的时期。但是,前辈们很早就开始进行关于散焦效果和软焦点的研究。

好了,让我们回到原题,这个软焦点镜头是在1966年(昭和41年)进行了试制和评估。遗憾的是没能够被商品化。

软焦点尼克尔S 105㎜F2.8

和照片一样,公司保留了一个试制品。这个镜头的结构类型是变形高斯型结构,变成了在一般为6片结构的高斯型中央处追加了两个凹透镜的结构。此外值得一提的是,为了软焦点化还导入了非球面透镜。在当时这种非球面透镜是一片一片手工打磨制造出来的。

作为量产品的尼康具有非球面透镜的摄影镜头是OP鱼眼镜头(1968年发售),而这个镜头虽说是试制品,如果这款软焦点尼克尔被发售了,说不定就是量产品中使用非球面透镜的第1号了。

那么接下来,让我们看看这款镜头在像差上的特征吧。这款镜头的特征是球面像差形状。在F2.8的口径中,在相当于F5.6的入射光位置处,在纵向像差上具有大约-0.1㎜的鼓起,也就是具有世人常说的全面堆积的球面像差。此外,在这之上的口径的部分,相当于F2.8-F5.6的入射光位置处在纵向像差上具有-2.0㎜这一很大的鼓起,呈下方堆积的形状。并不是单纯的球面像差,而是一种蜿蜒曲折的球面像差曲线。一般情况下,软焦点镜头的球面像差通常是单纯向正或者负方向增加或者减少。原因是只将焦散面(焦散线)朝向一个方向的话能够实现好的散焦效果。为什么纲岛先生让球面相差具有如此的构造呢?

这是因为如先前所说的那样,尽可能的改善在软焦点镜头上由于缩小光圈而导致柔和度减少的缺点。换言之,就是从在F5.6时也能保留柔和的表现的想法中,使小光圈部分的球面像差大幅产生。此外,这个球面像差还对软焦点镜头对焦的简单化做出了贡献。纲岛先生很快地就理解了软焦点镜头的缺点,并摸索技术上的解决方法。

但是,这个研究却适得其反。结果散焦效果良好、深度长、分辨度较高等软焦点镜头的特征全都被破坏了。

通过减少小于F5.6的光圈的球面像差,使点像上出现了清晰的核心(核)。这是获得长景深和高分辨度的条件。此外,球面像差多次折叠的结果是焦散面(焦散线)也重叠了几层,变成了复杂的散焦。很遗憾纲岛先生的主意并没有成功。再加上是一个使用了当时昂贵的非球面透镜的镜头,因此没有商品化。但是纲岛先生将这个经验作为动力,开始埋头于真正的软焦点的研究。这个研究从镜头转向了滤光器,修正了研究方向。其成果就是尼康软焦点滤光器软1、软2。

范例 7
尼康Df NIKKOR-S 105mm F2.8
光圈:F2.8
快门速度:1/125sec
ISO:200
画质模式:RAW
白色平衡:自动
画面控制:人物照
范例 8
尼康Df NIKKOR-S 105mm F2.8
光圈:F2.8
快门速度:1/60sec
ISO:200
画质模式:RAW
白色平衡:自动
画面控制:人物照
拍摄日期 2013年11月
范例 9
尼康Df NIKKOR-S 105mm F2.8
光圈:F2.8
快门速度:1/200sec
ISO:400
画质模式:RAW
白色平衡:自动
画面控制:人物照
拍摄日期 2013年11月

在产品开发中,总是伴随着困难和失败。但是,前辈们以这些失败为动力,实现了更优质产品的开发。尼康的软焦点滤光器中,就存在着这样戏剧性的历史。

请看一下软焦点尼克尔S 105mm F2.8的范例(范例7-9)。柔和度很保守,但在合焦处却出乎意料地变成漂亮的软焦点。大家是怎么看的呢?