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大口径卡口的“NIKKOR Z”开发背后的故事（上）
尼克尔具有象征意义的镜头“58mm f/0.95 S Noct”的开发历程
——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。
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实现符合尼康标准的画质？
坪野谷 ：和前面说过的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如此之大的透镜，才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卡口实现F0.95镜头之际，采用AF还是MF的判断依据是什么？
石上 ：企划方面最初是希望采用AF。
——但最终采用的却是MF。是因为机械设计成为了瓶颈吗？
藤原 ：我们当然也研究过AF化，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，必须在镜头外面配置更大型的执行器。
因此，如果真的要在F0.95的镜头中实现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全长更长，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。就算造出了这样的镜头，即使产品非常特别，作为商品恐怕也是不成立的，所以我们放弃了AF化。
——粗调行不通的话，只对最后的微调部分进行AF化也很难吗？
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，所以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，AF化有可能实现吗？
藤原 ：我们想把这次没能做到事情作为将来的梦想托付给后辈。
——说明书的开头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，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发挥出最顶尖的光学性能，在现有镜头之中制造精度是最高的。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，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抑制冲击。
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，其实就算那么用，也不会一用就坏。在研究设计的时候，我们也研究过是不是安装挂绳，但因为在这样的全长下安装挂绳非常影响操作，所以没有给镜头安装挂绳。
但这款产品的重量相对于全长来说是比较重的，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，用挂绳将装有Noct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，还是轻轻用手托住比较好。
——Noct在设计上注重的方面有哪些？
二阶堂 ：第一次看到设计部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镜头顶级的质感，我们提出的关键词是“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，必须达到极高的精度，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，设计也体现出了这一点。
为了让人们更深刻地感受到工匠精神，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。结束3D研究，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镜头中是最好看的。
二阶堂 ：听您这么说真是太开心了。
藤原 ：最初的体型其实更大，但坪野谷说“说不定还能小型化”，经过他的努力，体型稍微缩小了一点，外观也更协调了。
坪野谷 ：现在这样比起最初方案也是小多了（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，以避免妨碍手持拍摄。
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 ：这只是单纯地用于防盗，今后计划所有的NIKKOR Z镜头，带三脚架固定座的产品都会配备安全锁定的设计。
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
Noct无法大批量生产的理由及其详细设计
——这款镜头为什么无法大批量生产？
坪野谷 ：每一个镜头基本都是手工打造而成的。
藤原 ：还有一个重要原因是研磨非球面透镜和加工驱动机构的部件要花太多的时间和工夫，这一点非常不适合量产。
——镜筒可伸缩部分也是吗？
藤原 ：是的。不只是镜头，机构部分的加工也很费工时。而且是驱动产品必不可少的关键部件。
——研磨非球面透镜不是像过去的Ai-S Nikkor 58mm F1.2 Noct一样采用手工磨制吧？
坪野谷 ：现在是用工业上使用的精密机械磨制。
——首批产品何时出货？会不会再次开放订购？
宣传 ：自2019年11月下旬起，已经开始根据产量出货了。很抱歉让期待收到产品的顾客们久等了，关于重新开放订购，我们会在确定日程后另行告知。
——担任光学设计的坪野谷先生之前负责过什么产品吗？
坪野谷 ：Noct其实是第一个。之前虽然也曾为其他的NIKKOR Z镜头提供过协助，但这是第一次担纲设计。
——尼康在镜头设计上似乎有将招牌产品交给年轻人的风气，感觉像大学的研究室。
坪野谷 ：听说过去这种境况也很多。一个经常被提到的思路是“有丰富经验的设计师到了某个阶段，往往会根据预判选择放弃，不如让还没养成这个习惯的年轻人放手去尝试”。
——在设计这款镜头的时候，给出的要求是什么？
坪野谷 ：只有一句话，“要尽可能地追求高标准”。
——请问Noct在镜头结构上有什么特点？
坪野谷 ：主要结构是以双高斯型结构为核心，前后分别配置起到加强作用的光学系统。并且采用在高斯型凸透镜部分用ED透镜抑制色差，在前后光学系统抑制其他像差的结构，总体实现了高性能的成像效果。
NIKKOR Z 58mm f/0.95 S Noct的镜头结构图
——前4片是两两胶合的透镜，但单看这一部分是对称的配置。这4片作为一个整体，效果是凸透镜还是凹透镜？
坪野谷 ：虽然不能明确说是这4片的效果，但前侧部分的效果是凹透镜。大致来说，前侧是凹透镜，整个双高斯部分是凸透镜，后侧是凹透镜，整体上是凹凸凹的结构。双高斯部分作为整体是凸透镜，但细分是凸凹凸结构，对称形态分布于整体的各个部分。
之所以希望前后是凹透镜，是因为凹透镜可以校正像场弯曲，也就是视角，过去的双高斯型只有正中央的凹透镜能起到这个作用，但会因为矢状彗星像差和球面像差而产生光斑。但这次既然要冠以Noct的名称，拍“点”就要是“点”，所以在前后分别配置了凹透镜加以改善。
——从这个意义上来说，NIKKOR Z 50mm f/1.8 S采用凹凸凹的结构也是因为这个原因吧？
坪野谷 ：是的。甚至可以说，能采用凹凸凹的结构，也是法兰距短的功劳。
NIKKOR Z 50mm f/1.8 S的镜头结构图
——我觉得在高斯型的主透镜部分，凸透镜最好是使用高折射透镜，既然特意使用了折射率较低的ED透镜来校正色差，是不是会想要在其他部分使用高折射透镜？
坪野谷 ：是的。这套光学系统基本上没有使用折射率不高不低的透镜，使用的不是低折射、低分散的透镜，就是高折射的透镜。
——由凸透镜和凹透镜组合而成的消色差双胶合透镜在10组中多达7组，而且使用了4片ED透镜，可以看出对色差相当重视，但实际拍摄时在较近距离还是留有一点轴向色差。这是有意为之，还是意外情况？
坪野谷 ：从设计的观点来说，这是根据最终的像差量有意保留的。虽然控制到了可以接受的范围，但实际拍摄还是会出现些许色差，因此，对于应该消除到什么程度，今后必须要作出反馈。
——从虚化的形态来看，前方虚化和背景虚化基本均等，接近于理想的镜头虚化。这样做的理由是什么？
坪野谷 ：F0.95的景深较浅，在拍照的时候，虚化会占据大部分画面。而且，不只是背景虚化，前方虚化的部分也很大，如果像过去的镜头一样，将背景虚化放在优先位置，这款镜头的魅力就会大打折扣。因此我们在设计的时候，力求将前方虚化和背景虚化都保持在原汁原味的形状。
——对焦时操作调焦环，在聚焦区域闪绿灯的瞬间停止转动会调过一点，回调又会回去太多，感觉好像有游隙。
藤原 ：停止转动调焦环还会调过，反而说明这款产品没有游隙。但是，如果不是非常缓慢地操作调焦环，即便是在聚焦辅助闪光的瞬间停止转动调焦环，因为人的反应速度的关系，有可能会出现调过一点的情况。
——就是说之所以感觉有游隙，是因为我自身的反应速度的问题。
藤原 ：此言差矣，这不是摄影水平高低等个人能力的问题。此次镜头的调焦环的旋转角度超过了300度，几乎接近一圈，在确定这个旋转角度的时候，我们对人工操作可以实现的最小分辨率进行了验证，会根据其结果在聚焦辅助的对焦判定范围内移动几个节距，以达到最精准的操作感。这时操作的前提不是连续动作，而是按节距操作。要达到的是最精准的对焦。
有数据显示，人类对于视觉刺激的反应速度是0.18～0.2秒，换算成调焦环的操作速度，必须以每秒沿周长行进1mm的速度转动，才能停在准确位置。如果操作超过这个速度，就算在聚焦区域闪烁后马上停止转动，也可能调过。看着聚焦辅助进行操作的时候，必须像这样慢慢地转动，才能精准停止。
——原来如此。但这样好像比较麻烦。
藤原 ：所以我们建议在实际摄影时使用放大显示和峰值对焦功能。看着画面进行操作的话，在对焦的过程中可以预测出对焦位置，容易判断应该在什么时候停止转动调焦环。可以说有了这样的功能，也就是必须在无反相机上，这款产品才能发挥出真正的价值。
二阶堂 ：将“切换放大画面”功能设置到镜头的L-Fn按钮，在放大或是复原画面的时候会很方便。按一次放大显示，再按一次就会恢复原本的整体显示。
L-Fn按钮
售价为何高达126万日元？ 手提箱怎么用？
——这款镜头的设计中有售价必须达到126万日元才能实现的部分吗？
坪野谷 ：一个重大作用是为采用前面提到的研磨非球面透镜创造了条件。研磨非球面透镜费时费力而且成本高昂，是将价位拉高到这个水平的一个因素。
除此之外还有很多因素，比如使用了低色散（ED）镜片、高折射透镜等昂贵的镜片，涂层也采用了新开发的抗反射高清涂层（ARNEO），以及纳米结晶涂层、氟涂层。而且，为了实现精密度，该镜头的大部分零件都采用金属结构，这也是一个原因。
——巨大的手提箱看上去有些夸张，其实用价值是什么？
Noct的手提箱与Z 7的尺寸比较
藤原 ：准备这只手提箱是为了避免运输时的冲击导致镜头的性能受损。因此，此次的箱体和内饰选用了非常坚固的材料。
虽然已经在说明书的开头写明“该镜头是非常精密的光学设备。为维持其性能，使用时请注意不要让产品受到冲击”，但还是想要提醒大家使用时尽量注意，这样才能延长使用寿命。
坪野谷 ：希望大家能永远以最好的状态，感受最好的光学性能。
——手提箱是什么材质？ 有防水功能吗？
藤原 ：材质是塑料，箱子非常坚固。没有宣称有防水功能。
——手提箱的尺寸不能再小一点吗？
藤原 ：尼康进行开发、评价的标准是要在严苛的运输环境下也能放心运输。虽然最初也研究过现在一半左右的尺寸，但没有达到我们所要求的耐冲击性能，所以最终采用了这个尺寸。
——聚氨酯泡沫的形状也有点奇怪。
藤原 ：内饰材料是专为这款镜头所设计，没有的话就无法保证耐冲击性。我们在内饰材料的设计上吃了不少苦头。因为必须避免送到顾客手上的时候性能变差，在解决这个课题的过程中，逐渐形成了这样的形状。
——储物格设想的是放什么？
藤原 ：放什么都可以。从放不放得进去的意义上来说，小一点的NIKKOR Z镜头或是Z系列的机身都能放进去，但聚氨酯泡沫的形状不是为其专门设计的。
储物格的盖子上装饰有Noct镜头截面的花纹，这是箱子的一个设计要点，是为了让顾客购买之后，在打开时感到惊喜。这个盖子也可以安装到另一侧的箱盖上。
二阶堂 ：除了放置镜头的地方，大家也可以自己将聚氨酯泡沫切割成想要的尺寸。但放镜头的地方如果周围过薄，可能会无法完全吸收镜头受到的冲击，这一点请加以注意。
——请问除了这次上市的Noct，还有没有企划其他特别的NIKKOR Z镜头？
石上 ：有同时企划的镜头，但还在构建基本产品线的阶段，尚未实现量产。我们也有很多其他创意，但首先量产的还是这款能够代表Z卡口的镜头。
——其他创意也是要发扬Z卡口特点的吗？
石上 ：是的。除了这次的镜头，还有其他产品也证明了尼康制作Z卡口用来替代F卡口的意义。
——在企划这些产品的过程中，有没有想过开发特殊效果的镜头？
石上 ：Z卡口最初理念是要力争达到最优光学性能，所以拍出的画面非常精美，其思路是要发挥卡口的特点，挖掘大口径以外的价值。
——如果在今后企划Noct这样的镜头，还是会继续突出Z卡口的特点吗？
石上 ：镜头的品种现在逐渐丰富了起来，在今后，我们也会按照公开的镜头计划发布图，继续增加更多的镜头，可以有各种各样的创意。比方说可以发扬Z卡口的特点，开发富有童趣的镜头。
今后的NIKKOR Z镜头
——对于Z卡口的可更换镜头，尼康除了卡口形状之外，还会展现哪些差异化因素？
石上 ：现在着力的重点是卡口形状所实现的高性能，今后想要展现的是“借助卡口的大小实现小型化”。可伸缩镜筒设计也是因为卡口直径大才得以实现的，我们主要想展现的是长度方向的小型化。
——会不会推出MF大口径、f/0.95镜头的系列产品？
石上 ：公司内部也有推出系列产品的呼声，还有其他的创意，作为一种今后的可能性，我们希望继续进行各种探索。
——就是说今后也有可能继续推出像Noct这样具有象征意义的镜头，对吗？
石上 ：我们正在研究。
——要是那种巨大的鱼眼-Nikkor 6mm f/2.8重出江湖，我觉得会很有意思。
参考：鱼眼-Nikkor 6mm f/2.8
石上 ：如果可以，我们也想试试（笑）。
——跟现有镜头的开发相比，Z卡口的开发是否更顺利或更简单？
藤原 ：是的，但Z卡口也有Z卡口的困难。Z卡口的设计中也碰到各种不同的限制。
——在高性能镜头之外，也有以风格和像差著称的镜头，在思考未来镜头的时候，这些镜头会不会成为灵感？
坪野谷 ：在光学设计中，像差并不只是消掉就好。以本公司的产品来说，DC尼克尔等就体现出了设计人员的想法，我们有很多光学技术人员都非常重视像差带来的趣味，这也是本公司的特点。
我们要在这样的前提之下，尽量消除Noct的像差，使虚化更加美观。在开发中寻求需要的像差平衡。对于其他镜头，我们也想要根据不同的企划，通过控制像差，对虚化的效果、色调的效果、鬼影的效果分别进行优化，制作出富有魅力的产品。
——请问最后还有什么想要补充的吗？
二阶堂 ：尼康的设计网站有介绍NIKKOR Z镜头设计的页面，希望大家一定要参考一下。
“NIKKOR Z 镜头”
https://www_nikon_co_jp/technology/design/works/nikkor_z_lenses.htm
藤原 ：这是我们在各个环节精益求精制作出的镜头，希望大家使用时也精益求精。比如说只用Noct拍摄特定的对象，只开放光圈使用，这款镜头个性比较强，上手会有些难度，但我们希望大家在使用中怀着精益求精的态度，将这些困难当做是一种乐趣。
坪野谷 ：关于“点图像”，前面的报道已经介绍过了，我没有什么要补充的，但关于虚化，请允许我补充1点。我在前面说过，我们对前方虚化、背景虚化都很重视，实际准备了多个虚化平衡各异的试制品，通过实拍进行了比较。以此为基础确定虚化的标准，对品质进行控制，在虚化上做到了精益求精。希望大家一定要亲自使用来感受一下。
石上 ：希望大家对NIKKOR Z镜头的未来寄予期望。对尼康来说，即将开发的镜头是史无前例的，我们希望借此听取顾客的反应，把我们的产品越做越好。
2019年10月发布的即将开发的镜头列表
在今后继续丰富NIKKOR Z镜头的产品阵容。只要您发来需求，告诉我们“想要什么样的镜头”，我们就会加以参考，还请多多关照。
采访后记（杉本利彦）
尼康Z卡口把光学设计放在第一位，为充分发挥F0.95镜头的性能，将全幅无反相机中最短的法兰距和最大级别的卡口直径定为了卡口规格，这一做法颇具以光学技术为主体的尼康（原公司名称：日本光学工业）的风格。作为Z卡口镜头的象征，“Noct”这款58mm镜头具备过去史无前例的最优性能，开辟出了崭新的摄影表达的世界。
虽然开发背后的故事和高性能的秘密同样引人入胜，但是，让年轻设计人员不受条件限制，放手追求最优性能或许才是“Noct”的核心所在。不遗余力地投入昂贵的玻璃材料和耗费工时的构件，力求最优性能。仔细想来，这似乎是商用定制产品，而非大批量生产的消费产品的做法。既然如此，无论是“Noct”超过100万日元的价格，还是供不应求暂停订购的现状，也就都不足为奇了。
暂且抛开买不买得到不谈，“Noct”已经进入了众多摄影爱好者的购物清单，尼康作为这款镜头的缔造者，下一步会带来什么凝聚光学技术精华的惊喜呢？这不禁激发了我们更大的期待。
