尼克尔镜头——“一千零一夜”故事

第五十二夜

No.52

尼康的玩具镜头?

尼康趣味镜头工房(第一部分:一气呵成微距镜/朦胧柔化镜)

这回我想另辟蹊径,介绍一个佐藤和大下都参与了开发的镜头。它既非尼克尔,也非尼康镜头E系列,而是“尼康趣味镜头工房”镜头。也许很多人都不知道,这款镜头是1995年12月仅在日本国内限量发售5000套的3个镜头的套装。

大下孝一

年末的座谈会

距今20多年前的1994年年底,包括佐藤先生和我在内被邀请参加一个座谈会。主办人是当时照相机设计部第一设计课的塚本雅章先生。先生是水下相机设计的权威,尼康RS的开发刚刚结束,正是摸索商品开发的时期。这个座谈会的目的也是在镜头方面寻找素材。

“有没有什么有趣的主意啊?”

于是就有人提出要不要做一个“简易型软焦点镜头”?当时已有现成的软焦点镜头,即仿照袖珍单镜(Besu tan:Vest Pocket Kodak的一种)的软焦点镜头投放市场,我也受到了佐藤先生的影响,从现有的镜头中进行挑选,自己制作软焦点镜头,稍微掀起了软焦点镜头的热潮。

“如果是软焦点镜头的话用两片透镜就可以进行设计了,采用手动聚焦的话结构简单也可以低价出售哦。”

这些话语打动了以教育和教材领域的商品为设计构想的塚本先生,先生立刻表现出了兴趣,“不错哦,如果是简易结构的话就会成为了解照相机和镜头机制的良好教材啊。”

“干脆,把它拆散变成组装式的话或许更好。”
“既然是难得的单反相机,就更想让用户通过交换不同的镜头来感受不同的表现特性。”
“虽然标准变焦确实更加方便,但更希望用户使用单焦点镜头啊。”
“远摄、广角镜头也是啊。”

话题涉及到许多方面,座谈会在和谐的气氛中结束了。这个座谈后的某一天,塚本先生突然打来了电话。

“我把座谈会的话题和上司谈了谈,他很感兴趣。说那就干脆,不只是软焦点镜头,将微距镜头、远摄和广角镜头一起打包出售。那么,你能否赶紧着手简易镜头的设计呢?”

1994年12月的某一天,迎来了启动趣味镜头开发的时刻。

趣味镜头的企划

作为能够发挥单反相机特征的镜头,企划了以下4个镜头。

  1. 软焦点镜头
  2. 鱼眼镜头
  3. 微距镜头
  4. 远摄镜头

为了使客户可以轻松购买,目标成本是各镜头能够以较实惠的价格进行销售,详细规格完全委托给了光学设计部门,虽然对性能没有过度的期望但要求能够对应L-2L规格的洗印。软焦点镜头和远摄镜头暂且不说,鱼眼镜头和微距镜头能够设计成低成本的简单结构吗?虽然有着这种不安,我仍然设定了临时的目标:是为了实现低成本,将透镜保持在3片以下的结构;然后是以1组或者2组的结构,来缓和组之间相互的容许误差。

在高规格高性能镜头中,嵌入透镜时会进行调整来保持其性能,但同时也会增加组装的成本。由于是较有价比的镜头,目标是在没有调整的情况下达到较高的光学良品率。而在光学性能方面,对于购买本产品的顾客,我们也想送上一份惊喜,那就是这些性价比好的镜头也能实现优秀的拍摄效果!这款镜头的设计就是在这种考量下开始的。

一气呵成微距镜

图1 镜头截面图一气呵成微距镜(上)朦胧柔化镜(下)

从以前的微距镜头(Macro镜:即Micro镜)就可以看出,如果镜头的明亮度较低的话,估计即使是整体伸出焦距也应该能够维持其性能,但是问题在于镜头的类型。理想的情况下,如果使用6片结构的高斯型或5片结构的卡洛塔型的话,由于距离而造成的性能变化很少,各像差也能够被校正,但由于成本问题只能放弃。能够校正所有像差的至小结构是凸凹凸的三合镜头,但也不想采用这种结构。这是因为3片透镜是分离的状态,所以镜筒的组装就会变得困难,而且对各透镜的位置精度要求也会很高。于是,限定为可以由2组透镜构成的对前后组精度要求不高的远摄型结构,并开始了设计。使用远摄型结构的话,对于失真像差的校正就会变得困难,因此就不得不延长了焦距,但考虑到微距镜头的主要用途是拍摄花朵等近距离小物件的话也不算差。

这样设计出来的就是图1中的镜头结构。是由凸接合透镜的前组和弱凹透镜的后组构成的2组3片结构的镜头。通常的结构是前组为2-3片的分离透镜,后组为2片透镜,但通过将其分别改为接合透镜和单透镜的结构使组装性能得到了提高。

设计时留意的地方是焦距和F值。由于后组是由单透镜构成的,周边性能的维持和失真像差的校正很困难,即使在中望远也是稍长的120mm。在深度较浅的特写摄影中,为了很好的拍摄出花的形状,将光圈缩小到F5.6左右是常规作法。但是这款镜头是光圈固定,手动聚焦的简易镜头。必须同时兼顾合适的深度和对焦的便利性。使用现存的镜头进行试验后定为F4.5。虽然在近距拍摄进行试拍时,我们轻松地敲定“如果是花的照片的话,放大率达到1/3倍左右就可以了”,但在之后的试拍评估中有人指出1/3倍的话完全无法靠近,于是在产品版中再次进行了配置,放大率可达到1/1.4倍,改良后可靠近拍摄。

朦胧柔化镜

但是,一气呵成微距镜的设计并没有就此告一段落,起因是后辈的一句话。在完成这个镜头时说起了相关的话题,他是这样说的:

“我也有微距镜头,不管它有多便宜我都不会想买比这性能还要差的微距镜头。不是应该想办法让有微距镜头的人也想再买吗?”

这种想法泼了我一头冷水。后辈所说的是理所当然的。微距镜头在单焦点镜头中也是畅销的镜头,客户已经持有的几率很高。必须做出这些客户也会买的镜头。我在观察这个镜头的截面图时想到了一个主意。如果将前组的接合透镜倒过来的话不是可以做成软焦点镜头吗?(图1下)我立刻进行了尝试,感觉应该可行。一边将作为3片结构的微距镜头的性能和2片结构的软焦点镜头的性能进行相互比较,一边进行修正设计,完成了一气呵成微距/朦胧柔化兼用的镜头。如上所述,趣味镜头的企划中已经有专用的软焦点镜头了,很早就完成了设计。但由于这个朦胧柔化镜的完成,专用软焦点镜头的量产被取消了。

镜头的表现性能

照片1 安装在D700上的一气呵成微距镜
照片3 一气呵成微距镜的状态
照片2 分解后的一气呵成微距镜
照片4 朦胧柔化镜的状态

和往常一样,让我们以范例为基础来看一下这个镜头的表现性能吧。

这个镜头就是卡口是塑料的,但拥有金属外观,和D700以及D810等在设计上也很相配。镜头如照片2所示可分解为4个部分。里面是主要的焦点单元,前方右侧是安装镜头的镜筒前端部分。在其下侧安装有镜头的状态是通常的使用状态,如果在上侧装上镜头单元的话,会进一步变成一气呵成微距镜的状态。

照片前方中央的是前组的接合透镜,前方左侧是后组凹透镜。照片3是一气呵成微距镜的状态,照片4是朦胧柔化镜的状态,将这个拧入焦点单元的话拍摄准备就完成了。此外,为了将朦胧柔化镜的状态时多余的后组放入35mm的胶卷盒也下了不少功夫。

范例 1
D700 一气呵成微距镜 120mm F4.5
光圈:光圈全开
快门速度:A-auto (1/400sec)
ISO:200
白色平衡处理:自动
范例 2
D700 朦胧柔化镜 90mm F4.8
光圈:光圈全开
快门速度:A-auto(1/250sec)
ISO:200
白色平衡处理:自动

范例1是东京都政厅的墙面。这个镜头是一个将重点放在1m内近距离表现上的镜头,因次应该可以看出这个远景场景中,周边部位稍微有些反射光斑且解像感低下。另一方面,虽然是远摄型镜头但失真并不显眼。因为是“微距镜头”,所以这也是笔者暗自坚持的一个地方。

范例2是更换成朦胧柔化镜后拍摄的远景表现。理想的软焦点表现为成像中有中心,从中心发散出的反射光斑呈圆形环绕,且反射光斑的数量和形状在整个画面都很均匀。为了满足这个条件,不可有渐晕,而且彗形像差和非点像差需得到好校正。可以看出这个镜头的彗形像差得到了很好地校正,整个画面均匀地围绕着反射光斑。另一方面非点像差(像散)残留于画面四角,就像平均像面变得平坦了一样。仔细观察的话应该能够看出四角处有中心流动的感觉。

范例 3
D700 一气呵成微距镜 120mm F4.5
光圈:光圈全开
快门速度:A-auto(1/200sec)
ISO:200
白色平衡处理:晴天
范例 4
D700 朦胧柔化镜 90mm F4.8
光圈:光圈全开
快门速度:A-auto(1/500sec)
ISO:200
白色平衡处理:自动

范例3、4是相同的中-远景分别使用一气呵成微距镜/朦胧柔化镜拍摄的图片。一气呵成微距镜的焦距虽为120mm,朦胧柔化镜却为90mm,因此看得出来拍摄出来的东西大了一圈。此外在范例1中可以看到四角处画质劣化,在此类立体物体上也因为加入了散焦而变得很不明显。此外就如使用说明书上所写的那样,朦胧柔化镜的反射光斑程度会因为加上光圈而减少,请一定要尝试一下。对于我个人来说,光圈全开时反射光斑感觉稍微有些多,因此推荐将光圈缩小到φ15(F6)左右。

范例 5
D700 一气呵成微距镜 120mm F4.5
光圈:光圈全开
快门速度:A-auto(1/400sec)
ISO:200
白色平衡处理:自动
范例 6
D700 朦胧柔化镜 90mm F4.8
光圈:光圈全开
快门速度:A-auto(1/640sec)
ISO:200
白色平衡处理:自动

范例5、6是在近距离拍摄的花的照片。范例5是一气呵成微距镜,范例6是朦胧柔化镜。为了使被摄体的花的大小变得相同而调整了拍摄距离。由于是能发挥这个镜头表现能力的距离,因此可以期待清晰的表现效果。只不过由于是2组3片的简单结构,球面像差的弯曲很大,在设计上实在无暇顾及前后的散焦。在某些场景中后散焦可能会让人感到讨厌。另一方面,范例6的朦胧柔化镜,由于存在很大的球面像差,能够得到美丽的后散焦。

范例 7
D700 一气呵成微距镜 120mm F4.5
光圈:光圈全开
快门速度:A-auto(1/320sec)
ISO:200
白色平衡处理:自动
范例 8
D700 朦胧柔化镜 90mm F4.8
光圈:光圈全开
快门速度:A-auto(1/500sec)
ISO:200
白色平衡处理:自动

范例7是用一气呵成微距镜在最近对焦距离(大约1/3倍)下拍摄的花的照片。范例8和范例7虽然尺寸一致,却是使用朦胧柔化镜拍摄的范例。顺便说一下,在朦胧柔化镜上可以进一步进行放大拍摄。在近距离性能虽然有些下降,但拍摄这种立体物体并不那么显眼。还要在此之上扩大的话,请将镜头单元更换到镜筒前侧,然后再变更为一气呵成微距镜的模式来使用。

刚开始设计时,仅以高性价比为特征的微距镜头,增加了用户自行更换即可变为软焦点的功能,结果变身为趣味镜头。希望让更多的人能够体验到镜头和拍摄的乐趣及喜悦是这个镜头系列的开发理念。而这款镜头体现了趣味镜头的的这一理念。