大口径卡口的“NIKKOR Z”开发背后的故事（上）

原标题：大口径卡口的“NIKKOR Z”开发背后的故事（上） 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。

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。

担任商品企划的石上

　　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？

S-Line镜头徽标上的“S”字样

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。

担任NIKKOR Z镜头设计的二阶堂

石上 ：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。F卡口随着新功能的增加，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。

而且，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 ：对。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。

左为产品版、右为试制滚花

·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。

·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：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。

　　在英语文化圈，“NIKKOR”好像比较拗口，人们似乎只知道这是“尼康镜头的名字”。但我们自始至终一直冠以“尼克尔”的名号，想要借这次制作主打光学性能的新卡口的时机，让尼克尔变得深入人心，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，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。

　　其实，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”。

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。

·可伸缩镜筒设计有助于轻量化吗？

·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。

（下期将详细询问有关“NIKKOR Z 58mm f/0.95 S Noct”的内容）

杉本利彦

  千叶大学工学部图像工学科毕业。早年作为摄影作家，曾痴迷于黑白精印。现在除了继续从事摄影师的工作之外，还为相机杂志、书籍等执笔相机相关报道。相机大奖赛2019评委。