大口径卡口的“NIKKOR Z”开发背后的故事(下)

器材 蜂鸟网原创2020-05-08

·原标题:大口径卡口的“NIKKOR Z”开发背后的故事(下):尼克尔具有象征意义的镜头“58mm f/0.95 S Noct”的开发历程


从左到右:影像事业部营销统括部 UX企划部 UX企划二课长 石上裕行
光学本部 第二开发部 第二设计课 主管研究员 藤原诚
光学本部 第三设计部 第一光学课 坪野谷启介
设计中心 ID组 主任研究员 二阶堂丰

·上期点击这里:

大口径卡口的“NIKKOR Z”开发背后的故事(上) 各公司的卡口直径为何不同?设计和镜头结构也迎来新挑战

·关于Z卡口的象征“NIKKOR Z 58mm f/0.95 S Noct”


Z 7+NIKKOR Z 58mm f/0.95 S Noct

·听说“没有Z卡口就造不出0.95的镜头”,尼康为何将目标锁定在Z卡口的F0.95?

坪野谷:F值与卡口有关系,甚至可以说,Z卡口之所以存在,就是为了F0.95。一般来说,镜头焦距除以有效口径(入射瞳径)得到的数值为F值,但实际上与成像面的入射角也有关系。意思就是,较大的光通量最终会以较大的入射角在成像面上聚光。

  具体来说,如果F值为F0.95,这就意味着无论是什么焦距的镜头,光通量在成像面上都一定是以相同的角度(约31.7度)入射。这个角度和法兰距会决定需要多大的卡口内径。如果只是要实现F0.95这个数字,卡口内径其实并不需要达到φ55mm。

  但推导卡口内径依据的是成像面中心的情况,考虑到成像面外围的情况,这是行不通的。对于出瞳位于无限远处的远心光学系统,F0.95的光通量越靠近外围,入射量越少,而拉近出瞳的话,则传感器可以受光的入射角度有限。这成为了F0.95的设计限制。要想在整个成像面上F0.95的性能,法兰距与卡口内径的关系就会变得重要。

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  我们在确定Z卡口的卡口直径的时候,其中的一个条件是在成像面外围也要保证F0.95的性能。虽然以小口径的卡口也可以设计出F0.95规格的镜头,但在画面周边很难发挥出F0.95的性能。

·为什么只能用Z卡口才能以F0.95实现符合尼康要求的画质?

坪野谷:如前述的NIKKOR Z 24-70mm f/2.8 S一样,过去的F卡口因为卡口直径的关系,透镜无法配置在想要的位置,光学设计上有限制。而Noct的话,比方说到镜头的尾端都必须使用了大的透镜,所以能以这一规格实现这样的性能。


NIKKOR Z 58mm f/0.95 S Noct的后部

·在以Z卡口开发实现F0.95镜头的时候,采用自动对焦(AF)还是手动对焦(MF)的判断依据是什么?

石上:企划方面最初是希望采用自动对焦(AF)的设计。

·但最终采用的却是手动对焦(MF)。是因为机械构造设计方面有瓶颈吗?

藤原:我们研究过采用自动对焦(AF)的设计,驱动聚焦透镜本身是可以做到的。但动作相当慢,还不如手动操作快。与此同时,尺寸的增幅却远远超出了想像。用现有的超声波马达带不动。

因此,如果真的要在F0.95的镜头中实现自动对焦(AF),这种光学类型是行不通的,需要减轻聚焦透镜,采用内聚焦方式。但采用这种方式会导致镜头更长,意味着外围构件也会增加,镜头还是会比现在更大、更重。所以,我们最终决定采用手动对焦设计。

·粗调行不通的话,只对最后的微调部分进行自动对焦的设计也很难吗?

藤原:我们也研究过。但即便幅度不大,也一样要带动沉重的聚焦透镜,需要大型的驱动系统。

·如果这部分的技术课题在未来得到了解决,应用自动对焦(AF)有可能实现吗?

藤原:我们想把这次没能做到事情作为对将来的梦想托付给后辈去实现。

·说明书中有关于使用的注意事项。有哪些点需要注意?


Noct说明书中关于使用的注意事项

藤原:希望大家“尽量不要碰撞镜头”。只要在使用的时候装上遮光罩,就能放心许多了。这次的镜头是内侧镜筒伸出的设计,希望大家特别留心不要碰撞到镜筒伸出的部分。

  之所以这么说,是因为这款镜头为了充分发挥出其良好的光学性能,是尼康现有镜头之中制造精度较高的。如果受到强烈冲击,可能会无法维持性能。

·就是说要严防碰撞到镜头伸出的部分。

藤原:对。可动部分的确容易受损。装上遮光罩能覆盖伸出部分,这样比较放心。遮光罩的前端部分采用橡胶材质也是为了尽可能缓冲撞击。


伸出后,内筒前伸


装上遮光罩可以保护伸出部分


·说明书上写着握持相机时请托住镜头,只抓住握把可能会导致卡口部分损坏。那是不是必须像超长焦镜头一样,给镜头装上挂绳?

藤原:这么写是出于安全性的考虑。在研究开发设计的时候,我们也研究过是不是安装挂绳,但因为镜头较长,安装挂绳会影响操作,所以没有给镜头安装挂绳。

  但这款产品的重量相对于长度来说是比较重的,顾客如果没有思想准备突然拿起相机,可能会因为重量超乎想象而失去平衡,磕碰到相机的某些部位。因此相较于相机的强度,更需要提醒顾客使用时加以注意,所以采用了这样的表达方式。

·考虑到实际使用,用挂绳将配置了Noct镜头的相机挂在脖子上也不行吗?

藤原:实际是没问题的。我们在拍摄测试的时候也曾将装有镜头的相机挂在脖子上携带。但因为又大又重,出于对周围安全的考虑,以及从避免产品受到意外撞击的角度来说,还是建议用手托住比较安全。

·Noct在设计上注重的方面有哪些?

二阶堂:第一次看到开发部门提交上来的实机模型的时候,我们不禁“哇!?”地一声惊呼了起来。这一方面是因为其体型远比预想的要大,更重要的是Noct在实机模型阶段就已经释放出了不寻常的光芒。怎样才能既不削减其光芒,还能为其增光添彩,成为了设计上的课题。

  为了体现NIKKOR Z镜头良好的质感,我们决定要在镜头上体现“工匠精神”。这源自于实际切削金属块制造Noct的细致精湛工艺。而且,为了发挥出这款镜头的性能,必须达到很高的精度,才能充分满足强度、圆度等要求。因此要逐一切削,精心制作。这样的工艺为Noct的光学性能奠定了基础,外观及结构上的设计也体现出了这一点。

  为了让人们更深刻地感受到在镜头上的工匠精神,镜头上还刻印了手写体的“Noct”标志。所有标记都采用刻印方式,彰显出了手工逐件打造的精致。当拿到更接近产品而且再现了质感的设计实机模型,我们再一次被震惊了。因为增添了光彩后的Noct,散发出了比之前还要闪耀许多倍的光芒。

·个人觉得在NIKKOR Z镜头中是很美观的一款。

二阶堂:听您这么说真是太高兴了。

藤原:其实该镜头最初的体型更大些,但坪野谷先生说“说不定还能再小型化些”,于是经过他的努力,体型又缩小了一点,外观也更协调了。

坪野谷:现在这样比起最初方案已经小了许多(笑)。

藤原:现在形状的第一版方案中还没有三脚架固定座,后部更细。但因为镜头比较重,装上相机之后,重心会偏向前方很多,因此中途增加了三脚架的固定座。

二阶堂:因为三脚架固定座是后加的,所以我们设计的目标是要与镜筒融为一体,让加上的三脚架固定座后尽量不太突兀。为保证操作性,还对各种形状进行了研究,为了方便用户更好地手持拍摄。


加上三脚架固定座之前的实机模型

·为什么要在三脚架固定座的旋钮中设置防盗安全锁定机构?

藤原:这只是单纯用于防盗,今后只要是NIKKOR Z镜头,带三脚架固定座的产品都会配备安全锁定机构。作为先驱者,本产品自然也有配备。


三脚架固定座部分的安全锁定机构

二阶堂:还有,在研究整体外形的阶段,设计方面也研究过内置遮光罩等类型。


内置遮光罩的实机模型


拉出内置遮光罩后


内置遮光罩的内侧

·为什么没有采用花形,而是采用了拧入式的圆柱形遮光罩?

藤原:一方面是因为金属材质加工成花形比较困难,为了在设计上与主体融为一体,所以选择了金属材质和拧入式。在我个人看来,装上遮光罩的状态最好看。


装上遮光罩后

·Noct标志部分是明亮的黄色。

二阶堂:我们对标志的颜色进行了大量研究。这是当时的样品。只注入1次黄色的话,颜色比较浊,我们还尝试了注入2次黄色,注入黄色后注入1次白色,注入白色后注入黄色等各种方法。最终采用的是注入1次白色之后再注入黄色。


刻印的颜色也经历了许多尝试


实机模型的铭牌。左侧为产品版


铭牌部分的研究样板

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