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探究“大三元”的秘密 AF-S24-70/2.8E VR开发访谈

色影无忌
尼康镜界
梁爽
2016-12-22

 

 大胆采用“凹镜前置变焦结构”的原因

 

——我在使用这次的新款镜头时,第一感觉是镜头变得稍微重了一些。对于尼康来说,增加镜头的体积和重量,是不是出于一些技术设计上的困难?


藤原:从设计来看镜头的体积方面并没有什么明确的规定。但从实际方面来说,先考虑的是镜头的口径,再由此制成外形测试品,装配到机身上确认操作感之后,再最终决定成品的体积和尺寸。之后也再依照目标外形进行结构设计。

 

左侧的新款镜头比右侧的前代镜头长约21.5毫米


——虽然我在试拍时装配在D810上使用,但也许有人会觉得搭配D5这样的大型机身平衡感会更好。


藤原:增加镜头总长的同时也会加宽对焦环,从而提高镜头的操作性。而且对焦环处的直径仅比前代镜头大了约2毫米,也可以说基本上继承了前代镜头的细身,具备良好的操作感。虽然有人会觉得搭配D5平衡感更好,但公司内部大多数人还是认为搭配D800系列使用更加平衡


——我注意到在说明资料中提到了“镜头采用了设计难度高的凹镜前置变焦结构,对镜头的总长和重量有一定的负面影响”,请问大胆采用容易使镜头更大更重的凹镜前置变焦结构的原因是什么?


原田:从结论上来看,配备VR机构的大光圈标准变焦镜头为了获得更高的光学性能需要使用凹镜前置变焦结构。

 

 

  一般来说,需要广阔视角的超广角变焦镜头采用的是凹镜前置变焦结构,但前置凹镜使镜头难以延长远摄端的焦距,而且增大光圈也存在困难。因此很多超广角变焦镜头的变焦比限制在2倍以内。

 

  但是使用凸镜前置变焦可延长镜头远摄端的焦距,易于增加镜头的变焦比,拥有10倍以上变焦比的镜头几乎全部采用凸镜前置的结构。然而采用凸镜前置反过来也会限制进一步缩短镜头的广角端焦距。

 

  标准变焦镜头可灵活选择采用这两种不同的方式,就F2.8光圈和24-70mm 视角来说,采用凹镜前置可在70mm远摄端也能保持一定的画质,而采用凸镜前置同样可以基本维持镜头广角端的画质需求。尼康在前代镜头上导入了传统的凹镜前置的光学变焦结构。

 

 

  如果考虑配置VR减震机构,那么当采用凹镜前置结构时,在镜头的远摄端难以保证拥有足够大的光圈,进行手抖动补偿时保持一定的光学性能将会是一件十分困难的事。因此一开始的时候我们探讨的是尝试采用凸镜前置的光学变焦结构。

 

  在实际进行镜头设计的过程中,我们发现如果采用凸镜前置的光学结构,在镜头的70mm远摄端的周边部分画质将并不十分理想。虽然高空间频率部分的MTF尚可,但是低空间频率部分的MTF却并不理想,而且也难以拍出良好的虚化效果。因此虽然以凸镜前置的结构完成了机械设计,但我们判断画质实在不达标。

 

  此外,我们发现凸镜前置的变焦结构,受到制造过程中出现的光轴偏差,以及使用过程中造成的变焦镜片组偏轴的影响也会更加明显。这与此款镜头耐久性的设计目标相背离。传统的尼克尔大光圈标准变焦镜头采用凹镜前置变焦结构的一大原因,就是尽量减弱制造误差造成的影响和提高镜头的耐久性。

 

  既然如此,在不得不采用凹镜前置变焦结构的情况下,我们重新思考,究竟凹镜前置变焦结构难以配置VR减震机构的难点是什么。灵感闪现了。

 

  具体来说,如果为大光圈凹镜前置结构添加VR减震机构,虽然进行手抖动补偿时远摄端的画质和广角端周边部分的画质会有降低的倾向,但还是找到了可以同时解决这些问题的方法。

 

  试设计后,获得了良好的性能,我们认为这样的想法确实可行。然而唯一令我们感到不安的是,这样的设计对于制造来说难度很大。我们抱着试试看的心态请教了藤原先生,他轻松地说道“应该可行”,于是我们才下决心开始认真探讨凹镜前置的变焦结构。

 

  在此之后,我们分别将凸镜前置结构和凹镜前置结构的两种外形不同的试验品以及相关的参数提交给上级。采用凸镜前置的试验品虽然长度更短但直径更粗,而凹镜前置的试验品虽然长度较长但镜头粗细与前代相比没有明显的变化。而且较细的镜身其性能也很不错,才决定采用凹镜前置的变焦结构。

 

  因此我们并非在开始研发之初即决定采用凹镜前置,而是在仔细权衡两者的利弊之后,才最终做出决定的。

 

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