【转载】尼康 一千零一夜 尼康的玩具镜头？尼康趣味镜头工房
转载自：尼克尔镜头——“一千零一夜”故事 |尼克尔 (nikon.com.cn)
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最近看尼康一千零一夜时看到的，觉得还挺有趣的，但知道的人不多，就转载一下。
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。
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。
软焦点镜头
鱼眼镜头
微距镜头
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
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
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。
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
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。
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
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。
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
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。
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
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。
第五十四夜
No.54
尼康的一款“玩具”镜头？
“尼康乐趣多多镜头工作室” 第2部分（Gyogyotto20和Dodotto400）
连接上次第52夜，这次我们来谈谈“尼康乐趣多多镜头工作室”中提到的剩余的两款镜头。因为当时是仅日本国内的限定销售，所以估计大家不太熟悉。这是由佐藤和大下参与设计的两款记忆深刻的镜头。
Gyogyotto20
上次曾提起过，作为“乐趣多多镜头”项目计划设计的是以下4款镜头：
柔焦镜头
鱼眼镜头
微距镜头
远摄镜头
其中让我伤脑筋的是鱼眼镜头。虽然塚本先生说过，这不是一款正式的鱼眼镜头，不需要有180度的视角，只要能充分实现歪曲，视角够宽广，能拍出富有趣味的画面就可以，但光是使宽视角的光线成像这一事就已经够难处理了。既然是称作鱼眼镜头，那么就至少需要大约150度的视角。可以考虑类似门镜般的强凹透镜前组和强凸透镜后组的结构，但这样就无法校正前组凹透镜产生横向色差。这可该如何是好？
正当我在踌躇不决时，佐藤先生等出席了年底座谈会的同事们为我出了私下里设计的点子。
“总之，前组、后组都接合起并单独进行消色差就行。”
“但这种结构曲率太大，视角会太窄。”
“要不，将前组的凹、凸透镜分离开？”
“采用3组4片结构的话，性能也许会不错。”
“但是采用3组结构可能就需要进行光学调整。”
我们对各样的结构进行了随机的探讨。
正当我们这么讨论着的时候，有了另一种方法——将凸面面向前组的厚凹弯月透镜夹在强凹前组和强凸后组之间，镜头结构为3组3片。虽然对球面色差和纵向色差的校正还不够充分，但已彻底校正了横向色差和像散。对啊！还有这种办法呀！只要能将这一
凹弯月透镜和后组凸透镜接合起来，不就能实现2组2片的结构吗？于是，我集中精力对这种类型进行改良，开始了我的设计。由此得出的是图1的镜头结构。
这种镜头的特征在于很厚的凹弯月第二透镜。其基本结构为，将从强平凹的第1透镜形成的宽视野歪曲虚像透过凸的第3透镜来成像。这样就能实现鱼眼镜头特有的歪曲和宽视角，但却无法校正横向色差、纵向色差和球面色差。此时就需要第2透镜。第2透镜的物体侧面为凸面，通过该凸面的效果校正第1透镜产生的横向色差。与此同时，和第3透镜接合的第2透镜的像侧面为强凹面，通过该强凹面的效果来校正第3透镜产生的球面色差和纵向色差。将第2透镜设计成较厚的结构，并使物体侧面和像侧面分别具有不同的功能便能通过2组3片的简单结构来良好地校正多种色差。
试制
鱼眼镜头的设计有了头绪后，公司就下达了4款镜头的试制指令。但由于开始着手设计的时间还很短，所以这款鱼眼镜头总是处于一种临阵磨枪的状态。随着设计的进展，其性能得以日趋改善。起初的设计目标是用L尺寸打印时能获得令人满意的欣赏效果，但这一目标在我心中逐渐发生了变化――“不如就设计成摄影记者、高级业余爱好者们在紧急情况下也能使用的镜头！”
第52夜时介绍过的Gugutto镜头应该能作为尼康一款柔焦镜头使用。对于远摄镜头，用户们可以利用其小型、轻量的特点常备在包中；而对于鱼眼镜头，我希望用户们可将其作为一款广角镜头，即便是在水花飞溅的复杂环境中也能使用。设计形象就这样在我心中定形了――一款在喷洒香槟、啤酒进行庆祝时能一口气拉近镜头的广角镜头。
匆匆忙忙地发布设计图后，试制品终于完成了。一般情况下，在完成试制品后，需要经过投影检查，然后是品质保证／评估部门执行MTF测定和实拍等一系列评估，但这次却由我和塚本先生进行了试拍。不论设计了多少款镜头，用试制品试拍的那一刻，每次都让人心情激动。只使用2、3片透镜的简单结构能拍出什么样的结果呢？我们花了两天时间在工作之余进行了实拍并委托了显影和冲印。
冲印的结果远远地超出了我俩的期待。尤其是这款鱼眼镜头清晰的拍摄效果。说实话，在看到这个结果之前我对这款镜头的商品化没有什么把握。毕竟，这是我和塚本先生两人私下里探讨的镜头，也不是相机产品计划中的商品，要通过从上级领导到总经理的审批实现商品化，不知需要花费多少的劳力和时间。但看了冲印的结果后，“我一定要让大家都能用到这款别致的镜头”、“我要和大家共享拍摄效果的惊喜”，这些愿望不断地涌上我的心头。
敞开的大门
这些愿望轻而易举地就实现了。我们两人的试拍结果在此后实施的正式评估中也得到了证实。我们将实拍结果提交给塚本先生的上级领导并申请对这些镜头进行商品化。大约2星期后，从塚本先生那里传来了消息，“那个‘乐趣多多’镜头已经决定批量生产了！拜托你加油啊！”。
听了条件，我又大吃一惊：仅日本国内发售；柔焦镜头以外的3款镜头成套销售；限量5000套；今年12月初发售。我们匆忙地召集了大约10名有关人员组成了小团队。离发售已为时不多，但尚待解决的问题还是堆积如山。
先是商品名称。
大家相继提出了许多点子。在预算不多的情况下，团队成员们团结一致，为了实现计划想方设法不断地进行了探讨。将自己的点子通过自己的双手来实现商品化，这样的机会可是很难得的。那真可谓是一段令人兴奋的时间。
在探讨商品化的同时，塚本先生和我又针对商品化进行了进一步降低成本的设计。
Dodotto400
除了规格没有发生变化，可以说，很少有一款像这款般与计划阶段面目全非的镜头了。既然设计目标是小型的远摄镜头，那么很自然地规格就决定为400mm F8。300mm是可由远摄变焦涵盖的范围；而若是500mm，则镜头体积会太大。如果是400mm远摄镜头的话就可以优先重点性能，设计成与天文望远镜相同的1组2片结构。光学设计马上就完成了，而机械方面则须将这款镜头设计成便于携带的小型结构。因为镜头是1组2片结构，所以总长度大约是40cm。塚本先生一定是在结构的设计上费了不少心血。完成的试制品是2段型可伸缩结构。虽然实拍结果不错，但是太重，并且团队成员对操作性能也不太满意。原因是从缩回状态到拍摄状态的装配程序过于繁杂。
大家商谈后决定改变设计——即便是增加透镜片数也要缩短镜头的总长度。将镜筒结构从2段伸缩改成1段伸缩就能减少一个金属镜筒，既可减轻重量又可减少成本。就这样，如图2所示的镜头完成了。
前组为凸接合透镜，后组为凹接合透镜的典型远摄型镜头。至此为止，我们始终拘泥于3片以内的结构。这个改变是为了缩短总长度迫不得已作出的选择。远摄型结构虽然会产生若干畸变失真，但却提高了边缘性能。因为对35mm格式的视角在性能方面尚有余地，所以在设计上我们注重了边缘的光量以便覆盖到中幅（645）格式的视角。
同样，我们在机械结构上也进行了设计变更，由当初的伸缩结构改变成更为精简，且又能获取较大伸缩幅度的拆解／组装式，并以此降低了成本。
镜头的描写能力――Gyogyotto20
让我们根据实拍结果来看看Gyogyotto20的描写能力。
这款镜头如照片2所示，为精简的圆筒形设计，即便是和现在的全幅数码单反相机组合使用也很合适。以使用ISO 400的彩色底片作为前提，该镜头的光圈为F8，较暗，因此在使用低感光度胶卷时受到的限制较多。但是，数码照相机能自由地更改感光度，所以大大提高了其易用性。
镜头：Gyogyotto20 20mm F8
照相机机身：D700；
光圈优先自动曝光；
ISO：自动；自动
白平衡
镜头：Gyogyotto20 20mm F8
照相机机身：F301；
光圈优先自动曝光；
扫描HG400
底片
镜头：Gyogyotto20 20mm F8
照相机机身：D700；
光圈优先自动曝光
ISO：自动；
自动白平衡
这款镜头的特征在于2组3片的精简结构形成的清晰图像。范例1是半逆光的风景。对于广角镜头，光源照射到镜头是难免的。而这款镜头即使是当光源位于画面之中时，鬼影和杂光也不太明显。并且，除了画面四角以外图像都很鲜明。虽然在画面四角处图像突然失真，但因为这可通过在冲印底片的过程中进行少量裁切来补救，所以才优先画面中央部分的鲜明效果而放弃画面四角。
范例2是用彩色底片拍摄的明亮风景。可以看出，彗形像差和色差小。
范例3是距离较近的拍摄对象。由于是定焦镜头，所以太接近拍摄对象会造成失焦。拍摄时注意与拍摄对象的距离不要小于1米。
镜头的描写能力――Dodotto400
接下来看看Dodotto400的描写能力。
范例4是针尾鸭。常说400mm是拍摄野鸟的标准镜头。当时是已黄昏，光线较暗，所以提高了感光度成功地拍下了这张照片。画面边缘光量下降的情况不太显眼。
范例5是日落后富士山的轮廓。如照片3所示，该镜头为拆解／组装式结构，镜头镜筒前部较细。因此逆光和半逆光时由漫射光造成的杂光容易使画面显得平坦。建议通过安装镜头遮光罩等方法，尽量不让漫射光进入镜头。
Dodotto400 400mm F8
照相机机身：D700；
光圈优先自动曝光；
ISO：自动；
自动白平衡
Dodotto400 400mm F8
照相机机身：D700；
光圈优先自动曝光；
ISO：自动；
自动白平衡
Dodotto400 400mm F8
（望远倍率镜配用D4滤镜
照相机机身：F2；
1/1000秒；
扫描G400
底片
范例6是1997年3月日偏食的照片。月亮和太阳以焦距的大约1/100的大小拍摄在胶卷上。由于使用400mm时太阳的图像太小，所以用望远倍率镜进行了放大。望远倍率镜虽能简便地扩大镜头焦距，但同时也会放大镜头色差，因此可以观察到太阳的边缘出现若干着色现象。因为Dodotto400由于成本上的原因无法使用低色散镜片等来降低色差，所以对比度较高的拍摄对象边缘会发生红紫色的着色现象。
照片的内在力
就这样，“尼康乐趣多多镜头工作室”在1995年12月发售了。回想一下，从发掘点子的座谈会至此，真可谓是在转眼之间渡过了紧张的一年。
让我来透露一点内部消息吧。当时是因为塚本先生的上级领导对实拍的结果相当满意，他直接向业务部长和总经理申请了要发售这套镜头，所以这才如此顺利地得到了许可。可以说，是这套“乐趣多多”镜头系列凭借自身创造出的照片之内在力，开辟了通往商品化的道路。回想起来，在开发这套镜头的过程中，我们谈论的不是分辨率怎样，MTF性能怎样，谈论的都是团队成员们对于拍摄照片的乐趣。这是一套让我们再次认识到照片的快乐和可换镜头的趣味的镜头。
完。
