尼克尔镜头——“一千零一夜”故事

第五十九夜

No.59

镜片数少的大口径中远摄镜头

Ai尼克尔105mm f/1.8S

第59夜我要对大家讲述在100mm、105mm级别中,当时口径大的Ai尼克尔105mm f/1.8S。该镜头不仅在同一级别中口径较大(光圈f/1.8),而且镜片数也少。今天就让我们来探索隐藏在这款大口径镜头设计工作中的秘密。

佐藤治夫

尼克尔105mm f/1.8的变迁

来追溯一下尼克尔105mm f/1.8的变迁。尼克尔105mm f/1.8发售于1981年9月。从起初起便作为新Ai系统的所谓Ai-S镜头走上市场。时期与恰好1年前发售的尼康F3照相机相吻合。此后,时代步入AF(自动对焦)期。在前进的激流中,尼克尔105mm f/1.8因无法实现AF化而逐渐销声匿迹。1993年9月,作为后续型号的Ai AF DC尼克尔105mm f/2D得以发售,尼克尔105mm f/1.8至此完成了其使命。其销售期约为12年,就单项产品而言也算是一款畅销较久的商品。

开发历史和设计师

设计Ai尼克尔105mm f/1.8S光学系统的是曾在第13夜中介绍过的“纲嶋老总”――纲嶋辉义(Tsunashima, Teruyoshi)先生。纲嶋先生和以前介绍的森先生以及清水先生同样,是“老尼克尔”全盛时期的设计师之一。日本的著名设计师一般在行业外鲜为人知,但他们的足迹可通过众多的报告、开发历史和专利等来追溯。“纲嶋老总”性格豪爽,经常不写设计报告。这次在调查和寻找证据时我也遇到了许多困难。设计的来龙去脉究竟如何?规格是谁的构思?设计思维又是怎样的?这些问题我都没能找到正确的答案。然而,根据年代可以推测出“通过改进大口径镜头产品群来配合F3的发售”这一计划。85mm f/1.4和105mm f/1.8估计就是该产品群中具有代表性的镜头。105mm f/1.8的设计让我大吃一惊。有关其秘密,请待我后述。

好,让我们来看一看Ai尼克尔105mm f/1.8S的开发历史。试制设计图发行于1976年6月。由此可以推测,着手设计应该是在1975~1976年的年初。该镜头转为批量生产的时期是1979年秋,并终于在1981年9月成功得以发售。

镜头结构与特征

图1

请恕我谈些比较难解的内容。请参看Ai尼克尔105mm f/1.8S的镜头截面图(图1)。

大家应能看出该镜头采用的是典型的仙农塔(Xenotar)型光学系统。仙农塔型光学系统以施耐德公司于1951年发售的“仙农塔”镜头为基础。按照说明,其前组为高斯型,后组为托普岗型,是一种混合型光学系统。在大约1955至1975年之间,许多中端镜头快门照相机都采用了这种仙农塔型镜头类型,我自己也曾设计过几款该类型的镜头。我认为,从大口径化、大视角化的角度来看,高斯型在均衡性上略胜一筹,而在分辨率上却是仙农塔型占了上风。仙农塔型在消色差上需要窍门,所以f/1.4~f/2级别镜头的光学系统在对比度方面较易出现问题。此外,由于后组凹透镜的中心厚度需要较高的精度,故高斯接合型镜片组件的生产成本反而有可能更低。“后组的构思源于托普岗型”这一主张应该是正确的。然而,从众多设计案例考虑,我们可以推测――为了降低成本而将后组由高斯型接合镜片组件替换成了一枚凹透镜。通过5枚镜片便可实现与高斯型同等的大口径化,正是这一魅力使得该光学系统适合用于中端镜头快门照相机的镜头。这次讲述的105mm f/1.8也是仙农塔型,而在几乎同一时期设计出的85mm f/1.4则是高斯和松纳的混合型光学系统,使用的镜片数量相当之多。从设计自由度的观点来考虑,为何不选择高斯型却选择仙农塔型?为何不选择6、7片镜头结构却选择了5片镜头结构?对我来说这些都是疑问。在我眼中,“纲嶋老总”犹如苦行僧般对自己施以严格的磨练,作出了挑战。他只用5枚镜片就设计出大光圈为f/1.8的光学系统,赢得了这场挑战的胜利。

接下来,让我们来观察一下Ai尼克尔105mm f/1.8S在色差方面的特征。可以注意到不仅像散很少,而且色差变动从无穷远到近距离也都很少。球面色差在无穷远处几乎呈现收集的形状。同样,近距离色差变动少,略向负侧变动,却没有明显的变化。此外,各颜色的彗形像差之间存在若干差异,具有仙农塔型特有的色差倾向。然而,恕我重申,对f/1.8来说,色差已算优秀。虽然只使用了5枚镜片却达到了能保持如此色差校正状态的水平,真是令人佩服。而且,正如对称型的理论所预计的那般,很少产生畸变。

再来观察一下点像的状态。从轴上至轴外都有中心点,稍有些具有外向彗形像差倾向的杂光包围。呈现典型的仙农塔型特征,分辨率较高,杂光使得色阶层次更为分明。因此可以预想,该镜头应能形成较柔和的图像品质。随着对焦距离变近这一倾向更为显著,杂光的出现方式与VPK单组镜片镜头相似。由此也可判断出该镜头的像差平衡适合拍摄人像。这正是尼康所推荐并执着追求的适合于105㎜镜头的光学设计。

来观察一下MTF。作为f/1.8的镜头,10、30线对/㎜的对比度良好,在全画面都较均匀。尤其是背景散焦方向的深度较深,由此可以期待良好的背景散焦效果。随着时间的迁移胶平面不断变得柔和,且该倾向在近距离时更加显著。因此,散焦效果也具有在近距离时变得更好的倾向。此外,边缘光量也充分。在我看来,以所谓的“渐晕”形式出现的圆形散焦也达到良好水平。

实拍性能与范例

接下来让我们来看一下实拍结果。这些结果根据各光圈进行列举,相关评价出于我个人主观感受,希望大家作为意见来参考。

f/1.8 全开光圈

分辨率从中心一直到边缘部分都较平均。虽然分辨率并不高,但对于人像拍摄来说达到了良好的水平。有若干杂光如面纱般笼罩整体画面。可以发现一些色溢现象。毕竟,该系统的纵向色差还是比较显眼的。显色性则属于良好水平。

f2.8

将光圈收缩到f/2.8,整体锐利度便有所改善。尤其是杂光出现大幅度的减轻,而分辨率则有所提高。仍然存在适度的对比度压缩,图像没有过于生硬的倾向。有若干色溢现象残存。这些估计也是仙农塔型的特征。拍摄人像时推荐使用f/1.8~f/2.8左右的光圈。

f4~5.6

杂光消失,边缘部分的分辨率更有提高。呈现令人较为满意的锐利度。色溢现象也有所改善,达到了不显眼的程度,而且图像也不过于生硬。经常使用时建议您选择f/5.6左右的光圈。

f8~11

整体画面呈现均匀的描写。尤其是对比度有了大幅度的改善,图像稍生硬。在所有光圈中,f/11时的图像品质良好。拍摄风景照时推荐使用f/11。

f16~22

整体画面呈现均匀的描写。尤其是在f/22时,可以确认到衍射的影响,分辨率略有下降。

需要锐利度时选择f/8~f/11的光圈应能获得良好的结果。而拍摄人像时则可选择f/1.8~f/2.8之间的光圈。接下去通过范例照片来确认一下描写特性。

为了如实判断镜头的性质,在拍摄这次的范例时我没有进行横向、纵向色差与渐晕的校正,也没有进行增强锐利度、轮廓的设置。我逐渐缩短对焦距离依次拍摄了范例1至6。因此可以验证在各对焦距离时呈现的不同描写特性。散焦效果的变化也是必须观察的。此外,在范例6中,我们可以确认到至近对焦距离附近时的镜头描写特性。

范例1
尼康D750、Ai尼克尔105mm f/1.8S
光圈:f/1.8全开
快门速度:1/4000秒
ISO感光度:110
图像品质:NEF(RAW)
白平衡:自动
D-Lighting:自动
优化校准:人像
拍摄日期:2016年4月

范例1是近乎远景的照片。脸部与头发所呈现的锐利度令人满意。与当今的镜头相比,锐利度虽稍弱却反而给人自然的感觉。散焦效果不错,且没有产生双线散焦。显色性良好,色差也不显眼。

范例2
尼康D750、Ai尼克尔105mm f/1.8S
光圈:f/1.8全开
快门速度:1/4000秒
ISO感光度:100
图像品质:NEF(RAW)
白平衡:自动
D-Lighting:自动
优化校准:人像
拍摄日期:2016年4月
范例3
尼康D750、Ai尼克尔105mm f/1.8S
光圈:f/1.8全开
快门速度:1/4000秒
ISO感光度:200
图像品质:NEF(RAW)
白平衡:自动
D-Lighting:自动
优化校准:人像
拍摄日期:2016年4月
范例4
尼康D750、Ai尼克尔105mm f/1.8S
光圈:f/1.8全开
快门速度:1/4000秒
ISO感光度:250
图像品质:NEF(RAW)
白平衡:自动
D-Lighting:自动
优化校准:人像
拍摄日期:2016年4月

范例2、3和4使用的是拍摄人像时常用的对焦距离。锐利度和散焦效果相当平衡。

范例5
尼康D750、Ai尼克尔105mm f/1.8S
光圈:f/1.8全开
快门速度:1/4000秒
ISO感光度:160
图像品质:NEF(RAW)
白平衡:自动
D-Lighting:自动
优化校准:人像
拍摄日期:2016年4月
范例6
尼康D750、Ai尼克尔105mm f/1.8S
光圈:f/1.8全开
快门速度:1/4000秒
ISO感光度:100
图像品质:NEF(RAW)
白平衡:自动
D-Lighting:自动
优化校准:鲜艳
拍摄日期:2016年4月

范例5是在接近至近对焦距离处拍摄的照片,即使在这一条件下也能维持必要且充足的锐利度。范例6是在至近对焦距离左右的拍摄的照片。清晰对焦的范围相当狭小,可以观察到锐利度变得有些微弱。

从整体来说,该镜头虽为大口径镜头却拥有良好的散焦效果。相对来说分辨率较高,因此可以通过图像处理来控制锐利度。虽然要改善立体感或通过图像处理来修正双线散焦等不足比较困难,但可以自由自在地改变对比度。而且,散焦效果柔和,即便加强轮廓也不会导致恶化(因为原来没有轮廓)。因此,这样的图像品质平衡也许正适合当今的数码时代。

您是85mm派,还是105mm派?

“适合拍摄人像的是几mm焦距的镜头?”――对于这个问题,有些读者会回答是85㎜,也有些读者会回答是105(100)㎜。我分别称这些读者为85㎜派和105㎜派。不瞒您说,我一直就是105㎜派。从中学时期起我便爱用105㎜ f/2.5。当然,上述这两者不能说那个更优秀,这纯属摄影者的偏好。但为什么会分为两派呢?让我们来研究一下。当询问85㎜派的读者在85㎜前后使用的镜头是什么时,我发现他们使用35㎜的频率要高于使用50㎜的频率。换句话说,他们使用的也就是35、85、135㎜的镜头阵容,比较注重广角侧。而105㎜派读者的镜头阵容则是50(58)、105、180(200)㎜。我也一直在拍摄人像时爱用58㎜镜头。由于58㎜和85㎜的视角差异出人意料的小,所以我在挑选镜头时经常会犹豫。当然,大家也许不是这样,但相信也有许多与上述研究结果相符的读者。当时,这次讲述的Ai尼克尔105mm f/1.8S一定就是105㎜派读者们期待已久的一款镜头。

尼康发售的一款镜头(AF-S尼克尔 105mm f/1.4E ED),它不仅继承了Ai尼克尔105mm f/1.8S这款传统镜头的思维,还取得了进化。在研发过程中,这款镜头也融入了AF-S 58mm f/1.4G“提高三维描写特性”这一设计思维。与58㎜相比,虽将比重略微移向了锐利度,但仍是58㎜镜头图像特性的继承者。务请您尝试一下尼康的这款作品。

对了,您是85㎜派呢,还是105㎜派?