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大口径卡口的“NIKKOR Z”开发背后的故事

我从十多年前就听尼康的内部人士说想要开发全幅无反相机,Z 7和Z 6终于在前年上市了。当时我觉得,首要重点应该是如何设计镜头卡口。请问研究实际花了了多长时间

从很早以前,我们就一直在研究要不要开发FX格式(相当于35mm全幅)或是DX格式(相当于APS-C尺寸)的无反相机 每次也都会讨论什么样的卡口比较好

   讨论“要不要开发FX格式的无反相机”的过程非常漫长,但确定卡口直径和法兰距之后,开发其实只用了很短的时间

毕竟尼康有固守传统F卡口的历史

是的 我们可以开发继承F卡口的无反相机 但既然是无反相机,也可以选择Nikon 1卡口 就看如何选择了。包括与以往产品的关系在内,要以怎样的定位来构建新系统,成为了困扰公司的难题

因为尼康过去最擅长的是设计单反相机的结构部分对于转而开发抛去这一专长的无反相机是不是感到非常矛盾

而且 考虑到近期相机高画质化、高像素化,以及镜头高性能化的趋势,F卡口规格有局限性,大家都认为必须换卡口 但一旦决定动手大家行动起来还是很快的日程相当紧凑

   话虽如此,但确定法兰距其实也不是简单的事情。从光学设计的角度来看,是“越短越好”,光学设计人员会要求尽量缩短,但从相机机身设计的角度来看,缩短意味着机械配置的难度会相应增加。机身外壳等也必须跟着越来越薄,很难保证性能。还要考虑留出放入机械快门的空间、图像传感器的玻璃罩的厚度等等,经过深思熟虑之后,我们最终得出的结论是16mm

  对于卡口直径,最终筛选出了5个方案,既有特别大的卡口直径方案,也有以小型化为首要条件的方案,弥补了大家在F卡口时代的缺憾。向上级提交的卡口直径要从这些方案中选出

  当时进行评价的观点有三个,一是单纯考虑尺寸,二是连同最大光圈F值在内,能否提出新的光学方案,三是综合新产品与以往产品由机身和镜头组成的整个系统要达到平衡

  因为大家都想以能够小于F1.0的尺寸挑战新层次的光学性能这一愿望成为了决定因素,我们最终选择了现在的Z卡口作为提交的方案

我觉得从相机的设计来说,再小一点可能更好

这一点挺有意思起初这种意见很多

“能否提出新的光学方案”这个观点出发,卡口直径是越大越好吗?

尼康的技术人员怀有“我们是以光学为主的公司”的强烈意识。因此,尺寸和设计虽然也很重要,但大家还是希望制作优先考虑光学的产品,认为这是公司的价值所在。

我觉得同样是基于“35mm等效焦距”的系统,理想的卡口标准应该差不多一样才对为什么每家公司的答案都不一样呢?

这应该与“想用无反相机的系统拍摄什么”、“想要制作什么样的相机”关系比较大。以这次确定Z卡口的规格为例,如果当时的理念是“首先考虑相机小型化,采用35mm全幅格式”,我们说不定会采用更小的卡口直径

   尼康Z卡口因为是将光学性能放在极其优先的地位,所以选择了较大直径的卡口,其他公司则可能是为了对抗单反相机,为凸显小型轻量而采用了更小的卡口

有人说Z卡口系统在斜入射特性上,也就是在使用老镜头方面比较有优势

虽然采用这个规格是因为有利于提高光学性能,但提高光学性能,意味着镜头表现出的特色更鲜明。确定Z卡口的规格后,我们也想到了其必然会被热衷于通过FTZ卡口转接环使用老镜头的人群接受

在参与确定规格的技术人员中,也有曾执笔《尼克尔镜头“一千零一夜”故事》的佐藤和大下,他们估计早就在盘算“用转接环装上那个镜头和这个镜头玩个痛快”了

尼克尔镜头“一千零一夜”故事
https://www.nikon-image.com/enjoy/life/historynikkor/

关于斜入射特性,在确定卡口规格的时候,听取了我们光学设计人员的很多意见。比方说,斜入射特性会导致四周容易发生偏色,因为当时已经企划了“NIKKOR Z 58mm f/0.95 S Noct”,所以我们通过准确调查合适的斜入射特性、法兰距、从内径发出的光线,最终使其得到了采用

大口径的好处我明白了,那么口径小有好处吗?

有助于机身的小型化。但对镜头而言,并不一定就有助于小型化。比如用24-70mm F2.8的镜头来比较,使用F卡口的时候卡口直径小,但因为设计上的限制镜头反而更大更重

而Z卡口通过扩大口这样一来不仅光学系统可以更加紧凑,配置结构也游刃有余,虽然镜头本身直径较大,但光学性能提高了,使整体实现了小型化。规格相同的24-70mm F2.8的镜头也是如此,Z卡口的“NIKKOR Z 24-70mm f/2.8 S”的全长更短,质量也减轻到了800g左右

Z系列图像传感器前方的玻璃罩比其他公司的要薄,这估计已经是共识了,请问这是出于什么目的?

藤原:在确定系统的法兰距的时候,我们也对玻璃罩的厚度展开了热烈讨论。玻璃罩的厚度会影响法兰距和光学性能,当然越薄越好 但对于图像传感器制造方减薄存在困难

减薄玻璃罩的困难在哪里呢?顺便请问,其厚度是几毫米?

虽然造得薄本身也很难,但随着薄度的增加,为了避免厚度不均,公差也需要具备更高的精度,难度会增大。

不能透露具体的厚度和公差,但从光学上来说,玻璃罩的厚度及平面度也有很大影响,对平面度的精度也有要求,确实有难度

前几天对NIKKOR Z镜头和NIKKOR F镜头进行画质比较的时候,我们借助FTZ卡口转接环将NIKKOR F镜头装到了Z系列上。在这种情况下,NIKKOR F镜头没有安装在原配的F卡口相机上,是不是会处于劣势?实际情况是怎样的呢?

坪野谷 :法兰距的设计思路会随着玻璃罩的厚度而改变,FTZ卡口转接环考虑到了这一因素,在画质方面没有影响。

NIKKOR Z的产品线与设计理念

Noct以外的NIKKOR Z镜头大多是价位偏低的标准产品。这是为什么?

石上 :首先,构建让顾客能真正使用的系统是首要考虑的因素。改换新卡口等亮点都放在Noct身上,其他镜头则从易于顾客使用的标准产品入手来推出产品

  对于全程F4的镜头,优先考虑的是小型化,为实现无反相机独有的小型化,将原本打算的24-120mm缩减到24-70mm,并且采用了可伸缩镜筒设计。14-30mm也同样采用沉胴机构,重点突出了无反相机系统小型的特点。

  至于F1.8的单焦点镜头,在强调扩大卡口带来的高光学性能的时候,宣传最大光圈F1.4的镜头“尺寸大,但性能好”是再正常不过的做法了。但我们觉得,与将F1.4镜头的光圈缩小1~2级相比,顾客可能更乐于以最大光圈使用F1.8的镜头。因此希望通过推出小巧玲珑、可以从最大光圈开始使用的F1.8系列,让顾客觉得“买到了好系统”。

S-Line与其他镜头的区别是什么?

二阶堂 :S-Line镜头不只是光学性能,出于对舒适性和自定义性的重视,还改善了操作性。为营造精密的感觉,将金属质感运用到了各个部位。大三元级别的镜头配备了替代距离窗的显示器,能瞬间反映操作控制环设定的内容。而且设置了L-Fn按钮,眼睛不用离开取景器,就能处理各种情况。遮光罩也采用了可以简单拆卸的锁定机构,可更换镜头所需要的要素都凝聚在了S-Line之中

S-Line的基准首先是光学性能,对于优秀的产品,还要根据其等级,在外形上给予特殊关照。作为S-Line的象征,除了徽标之外,从前方可以看到一条银色的花纹

NIKKOR F镜头的点缀着金色,设计显得非常高档,NIKKOR Z镜头的设计是以银色为基调,虽然简约,但好像少了一点高档的感觉

石上 :在日本,很多顾客都这么说,但在海外,也有很多人更喜欢现在这种更简约的设计。不管怎么说,确实有呼声表示“希望设计能让人更有欲望拥有”。

藤原:大家在外观和欲望上可能会有很多不同的意见,但设计师这次重视的首先是相机作为工具的操作性,以及拍照需要什么样的设计。

二阶堂 :我们也知道,包括装饰在内,很多顾客都觉得NIKKOR F镜头的设计很高档,有尼康的风格。在到达现在的设计之前,我们也进行过许多尝试,其中也包括这类设计,在研究的过程中,为了避免装饰部分干扰拍摄者集中精力拍摄,我们大胆对其进行了清理。最终决定在设计中不追求华丽,而是要贯彻低调的原则,也不能让拍摄对象感受到压力。

相较而言,F卡口的设计更像是“堆积装饰”,有些地方甚至像是后续不断追加设计要素的产物,所以才会想要回到原点重新进行设计吧。

二阶堂 :是的。对于这一点,我们与商品企划和营销人员也充分进行了讨论 图标和文字等新增要素就像勋章一样越来越多。虽然也有很多人喜欢这样,但继续下去的话会没完没了

S-Line还标配纳米结晶涂层,除了ARNEO涂层之外,今后还可能采用新的涂层。玻璃材料也是如此。如果能让大家认识到,就算没有专用的图标和文字,S-Line也必然会采用最尖端的技术,随着这样的认识不断扩大,大家或许会更深刻地意识到“自己在使用非常好的镜头”

镜头的名称也是,NIKKOR F镜头每增加一个新功能和规格,就会加上一个字母,而NIKKOR Z镜头只有焦距、最大光圈值和S

二阶堂 :包括外观设计在内,这正是我们的目的。

石上 :新功能总有一天会过时,我们对这些地方彻底进行了清理。

二阶堂 :在设计上,我们会真诚地接受大家对于高档感方面,以及简约过度之类的意见并进行研究,以此来回应顾客的声音。

如果是像Noct那么有分量的镜头,设计就会显得高档,有熟悉的感觉

藤原 :从NIKKOR Z 24-70mm f/2.8 S开始,在顾客给出的意见中,“设计很好”的评语才多了起来。比较受欢迎的似乎是显得张弛有度的部分,在功能方面则是增加了按钮、设置了凹凸

稍加一些元素会让人觉得高档吗?

藤原 :也许是吧。我们也觉得加入一些元素会比较好。

NIKKOR Z 24-70mm f/2.8 S的变焦环是橡胶,调焦环和控制环则采用了金属滚花加工。

藤原 :一些产品的变焦环要非常大的扭矩,为了确保操作可靠,我们一开始就讨论并敲定了采用橡胶。调焦环和控制环则采用了金属,一方面是因为不需要那么大的扭矩 而且作为赋予产品高档感的设计也是无法割舍的

这么说来,与其他镜头相比,Noct的滚花节距好像比较大。从设计上来说,这样比较好看。

藤原 :我们起初也用节距与其他镜头一样的滚花进行了试制,但有人说会打滑,所以稍微扩大了滚花的节距

将调焦环配置在前方是因为镜头内部的结构关系吗?

藤原 :NIKKOR Z镜头的系统设计基本是控制环在最里面,如果是有变焦功能的产品,接下来是变焦环,调焦环置于最前方。虽然也有单焦点镜头这样控制环与调焦环合一的产品,但调焦环基本上是置于前方,这是NIKKOR Z镜头的特点。

二阶堂 :环的排列虽然也会因镜头的特性而有所改变,但我们最重视的是操作性,就Noct而言,调焦环设置在了最前方宽敞的地方,微调也比较容易

与尼康相比,尼克尔尚未打响知名度,所以为了强调“尼克尔”,NIKKOR Z镜头统一采用了“NIKKOR”的标志。

  藤原 :在我们看来,设计是品牌的象征。在培养这一新设计的同时,也必须要培养Z系统,以及NIKKOR品牌。今后估计还会加入其他的设计要素,设计的进化之路才刚刚开始。

可伸缩镜筒设计为体现无反相机特色的小型化奠定基础

部分变焦镜头采用了可伸缩镜筒设计,这样不是很难保证精度吗?

藤原 :如果说保证精度是为了维持光学性能的话,保证精度并不是非常困难。但这次采用的是无按钮可伸缩镜筒设计,对于从变焦的广角端切换到可伸缩镜筒设计的点击触感和力度,我们反复进行大量研究才定下了目标值。这是最难的地方。

建议将可伸缩镜筒设计应用于全幅的是Z DX 16-50mm f/3.5-6.3 VR的设计人员。从开发采用可伸缩镜筒设计的Nikon1用镜头1 NIKKOR VR 10-30mm f/3.5-5.6的时候开始,他就和我一起工作,对小型化颇有见解。Nikon 1使用的1 NIKKOR VR 10-30mm f/3.5-5.6是通过按下按钮的方式来解除镜筒伸缩状态,使镜筒伸缩部分伸出则要通过其他操作,这一点备受诟病。但是因为可伸缩镜筒设计本身对于小型化效果上佳,所以我们曾经聊起过“想要采用没有操作按钮的可伸缩镜筒设计”

  作为无反相机的特点,小型化是一个非常重要的要素,不过,Z卡口的卡口直径比较大,很难实现绝对意义上的小型化。但如果目的是要紧凑地整合系统,可伸缩镜筒设计或许可以成为一个有效的手段。尽管如此,倘若设计上没有余力,还是很难采用,比如说在大口径的正规镜头上就不容易做到。但最大光圈为F4的变焦镜头的卡口直径大,容易在卡口附近收纳可伸缩镜筒设计,所以这次我们在全程F4的标准变焦镜头和广角变焦镜头中采用了可伸缩镜筒设计

对长焦变焦镜头也有益处,虽然使用的时候略长一点但携带方便

坪野谷 :是的,长焦系统因为焦距的关系,镜头往往比较长,稍微短一点比较好。不只是长焦变焦,在思考小型化的时候,光学系统能缩小到什么程度、利用可伸缩镜筒设计能缩小到什么程度是两个不同层次的重点。如果小型化可以全靠可伸缩镜筒设计,那么光学系统长一点也无所谓,光学设计就会非常轻松。从这个意义上来说,可伸缩镜筒设计在光学方面是有益的

什么类型的镜头适合可伸缩镜筒设计?

坪野谷:在镜头截面图上,如果镜头从前到后非常紧凑,就很难采用可伸缩镜筒设计。内部略有间隙的镜头比较容易采用可伸缩镜筒设计

 
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