尼康,大口径卡口的“NIKKOR Z”开发背后的故事(上)
各品牌的卡口直径为何不同?
设计和镜头结构也迎来了新挑战
从左至右
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
确定Z卡口规格的历程
Q
我从十多年前就听尼康公司的相关人员说想要开发微单相机,Z 7和Z 6终于在前年上市了。当时我就觉得,重点应该是如何设计镜头的卡口。请问研究实际使用了多长时间?
藤原 :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)的微单相机。每次也都会讨论到什么样的卡口比较合适。
虽说讨论研究“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。
担任Z卡口镜头开发主管及结构设计的藤原先生
Q
毕竟尼康的F卡口已经成为尼康的传统。
藤原 :是的。我们可以开发继承F卡口的微单相机,但既然是微单相机,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,成为了难题。
尼康F卡口和尼康Z卡口
Q
因为尼康过去擅长的是设计单反相机的构造,对于转而开发抛去这一优势的微单相机,是不是矛盾?
藤原 :是有矛盾。另外,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,大家研究后认为有必要换卡口。决定后,大家行动起来还是很迅速的。日程相当紧凑。
首先定下来的是法兰距,在此之后,确定卡口直径用了比较长的时间。
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。
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卡口作为最终的方案。
Q
我个人觉得从相机的设计来说,再小一点可能更好。
藤原 :这一点挺有意思。起初这样的意见很多。
Q
从“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?
藤原 :尼康的技术人员怀有“我们是以光学性能为优势的公司”的强烈意识。因此,尺寸和外观虽然也很重要,但大家还是希望制作优先考虑光学性能的产品。我们都认为这是公司的价值所在。
Q
我觉得同样是基于“35mm等效焦距”的系统,理想的卡口规格应该差不多一样才对,为什么每个品牌的答案都不一样呢?
藤原 :这应该与“想用微单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优先的地位考虑,所以选择了较大直径的卡口。
Q
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。
藤原 :采用这个规格是因为有利于提高光学性能,镜头表现出的特点更鲜明。确定Z卡口的规格后,我们也考虑到了其可被通过FTZ卡口转接环使用F卡口镜头的人群所接受。
尼克尔镜头“一千零一夜”故事
坪野谷 :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,最终使其得到了运用。
担任58mm Noct光学设计的坪野谷先生
Q
大口径的好处我明白了,那么口径小有好处吗?
藤原 :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卡口通过扩大口径,光学设计的自由度,以及构造设计的自由度都有所提高。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”的长度短,重量也减轻到了约800g左右。
AF-S NIKKOR 24-70mm f/2.8E ED VR
全长约154.5mm、重量约1,070g
NIKKOR Z 24-70mm f/2.8 S
全长约126mm、重量约805g
Q
Z系列图像传感器前方的玻璃罩比较薄,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的讨论。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来说,薄型化是很困难的。
Q
玻璃罩薄型化的困难在哪里呢?
藤原 :薄型化本身就很困难。而且做得越薄越容易厚度不均。既要做得薄,又要保证厚薄均匀就更难了。
坪野谷 :虽然不能透露具体的厚度,但从光学性能上来说,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
Q
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,在画质方面很少影响。
NIKKOR Z的产品线与设计理念
Q
Noct以外的NIKKOR Z镜头大多是中低价格的产品。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入手使用为主要考量因素。
担任商品企划的石上先生
对于全程F4的镜头,优先考虑的是小型化,为实现微单相机的轻巧,将原本计划的24-120mm缩减到24-70mm,并且采用了可伸缩镜筒设计。14-30mm也同样采用可伸缩设计,重点突出了微单相机系统小型的特点。
NIKKOR Z 14-30mm f/4 S
至于F1.8的定焦镜头,在强调扩大卡口带来的高光学性能的时候,宣传亮点是恒定光圈F1.4的镜头“尺寸大,但性能好”。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。
Q
S-Line与其他镜头的区别是什么?
S-Line镜头徽标上的“S”字样
二阶堂 :S-Line镜头不只是改善了光学性能,出于对舒适性和自定义性的重视,还改善了操作性。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。
担任NIKKOR Z镜头设计的二阶堂先生
石上 :S-Line首先是良好的光学性能。对于优秀的产品,还要根据其等级,在外形上给予特别的设计。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。
Q
NIKKOR F镜头的点缀着金色,设计显得高档,NIKKOR Z镜头的设计是以银色为基调,显得简约。
石上 :是的,各有各的特色和喜欢的顾客。
藤原 :大家在外观等方面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。
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。对于现在微单的外观设计,我们也进行过许多尝试,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变更。最终决定在设计中不追求华丽,优先考虑良好的操作性。
S-Line镜头采用了纳米结晶涂层,除了抗反射高清涂层(ARNEO)之外,今后还可能采用新的涂层。玻璃材料也是如此。S-Line镜头现在和以后都将采用尼康尖端的技术,是非常优秀的镜头。
Q
镜头的名称也有区别。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 :现在的新功能总有一天也会过时,我们对这些地方进行不断的改善。
二阶堂 :在设计上,我们会真诚地考虑顾客们的心声和需求,努力回应顾客的声音。
Q
Noct镜头,外观设计就显得很高级,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”的评价多了起来。受欢迎的方面是外观设计张弛有度,增加了功能按钮等方面。
NIKKOR Z 24-70mm f/2.8 S
Q
稍加一些元素会让人觉得高档吗?
藤原 :我想是吧。我们也觉得加入一些元素会更好。
Q
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 :是的。一些产品的变焦环要非常大的扭矩,是为了确保操作可靠,我们一开始就讨论并决定了要用橡胶材质。调焦环和控制环则采用了金属材质,平衡良好的操作性的同时,使之外观更有高级的感觉。
Q
与其他镜头相比,Noct的滚花节距更大。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,但发现容易打滑,所以稍稍扩大了滚花的节距。
左为产品版、右为试制滚花
Q
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,但我们优先考虑的是操作性。就Noct而言,调焦环设置在了最前方宽敞的地方,微调操作比较方便。
Q
请问一下,NIKKOR Z镜头盖上的标志为什么从过去的Nikon换成了NIKKOR?
NIKKOR Z的镜头盖
石上 :处于品牌打造的考虑,NIKKOR Z镜头统一采用了“NIKKOR”的标志。我们希望让“尼克尔”这个镜头的品牌能够深入人心,因此在镜头盖,以及镜头的各个部位都使用了“NIKKOR”的标志。
藤原 :在我们看来,外观设计是品牌的象征。向消费者普及这一新外观设计的同时,也需要让更多的顾客认知Z系统,以及NIKKOR品牌。将来可能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微单相机特色的小型化奠定基础
Q
部分变焦镜头采用了可伸缩镜筒设计,是否会影响精度?
藤原 :这次采用的是无按钮可伸缩镜筒的设计,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。
其实,建议将可伸缩镜筒设计应用于微单的是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Nikon 1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,对相机的小型化开发设计颇有见解。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很好,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”。
Nikon 1 J1+1
NIKKOR VR 10-30mm f/3.5-5.6(2011年)
Nikon Z 50
NIKKOR Z DX 16-50mm f/3.5-6.3 VR(2019年)
作为微单相机的特点,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,倘若设计上没有下功夫的话,还是很难做到。而恒定最大光圈为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,所以这次我们在恒定最大光圈为F4的变焦镜头和广角变焦镜头中采用了可伸缩镜筒设计。
采用了可伸缩机构的标准变焦镜头
“NIKKOR Z 24-70mm f/4 S”
Q
可伸缩镜筒设计有助于轻量化吗?
藤原 :那要具体情况具体分析。采用可伸缩镜筒的构造也会额外增加零件,通常会略微重些。
Q
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的设计。
(下期将详细询问有关“NIKKOR Z 58mm f/0.95 S Noct”的内容)
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