各公司的卡口直径为何不同？设计和可伸缩镜筒设计也迎来新挑战
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
确定Z卡口规格的历程
——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？
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）的无反相机。每次也都会讨论什么样的卡口比较好。
虽说讨论“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。
担任Z卡口镜头开发主管及结构设计的藤原
——毕竟尼康有固守传统F卡口的历史。
藤原 ：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。
尼康F卡口和尼康Z卡口
——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？
藤原 ：是的。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。
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。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。
藤原 ：这一点挺有意思。起初这种意见很多。
——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？
藤原 ：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。
藤原 ：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。
当然，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。（众人笑）
尼克尔镜头“一千零一夜”故事
https://www_nikon-image_com/enjoy/life/historynikkor/
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，最终使其得到了采用。
担任58mm Noct光学设计的坪野谷
——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，以及机械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”的全长更短，质量也减轻到了800g左右。
AF-S NIKKOR 24-70mm f/2.8E ED VR（全长约154.5mm、质量约1,070g）
NIKKOR Z 24-70mm f/2.8 S（全长约126mm、质量约805g）
——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？
藤原 ：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。
坪野谷 ：虽然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。
