“The history of Nikon is also that of NIKKOR.

This serial story fratures fascinating tales of lens design and manufacture.”

尋找終極大變焦鏡頭

AF-S DX VR Zoom-Nikkor 18-200mm f/3.5-5.6G IF-ED.

By Kouichi Ohshita
? ? ? ?Translated by FTRLegdFOX

在本章尼克爾一千零一夜中，我們將一窺最為暢銷的APSC格式鏡頭——于D70S年代發(fā)布的AF-S DX VR Zoom-Nikkor 18-200mm f/3.5-5.6G IF-ED。

1 · 尋找理想中的大變焦鏡頭

? ? ?Zoom-Nikkor Auto 50-300 f/4.5（1967）和Nikkor 35-200mm f/3.5-4.5S（1985）是大變焦頭的起源。其一經(jīng)發(fā)布，其他廠商也開始了28-200mm規(guī)格鏡頭的研制。尼康推出了AI AF Zoom-Nikkor 24-120mm f/3.5-5.6D (IF)。內(nèi)對焦技術(shù)（IF，全程Internal Focus）使得AI 24-120解決了大變焦頭的最大弱點(diǎn)——最近對焦距離過遠(yuǎn)。該問題的解決使得AI 24-120mm成為了一只萬金油鏡頭。從此以后，變焦范圍甚至增加到了28-300mm——高達(dá)10倍變焦！

? ? 但是，這些大變焦頭距理想僅一步之遙，即沒有提供相機(jī)抖動(dòng)補(bǔ)償（VR,全名Vibration reduction）。眾所周知，當(dāng)焦距增加時(shí)，抖動(dòng)會(huì)變得更加明顯。這迫使拍攝者使用更高的快門速度（1/焦距，即安全快門）。打個(gè)比方，在300mm焦距拍攝時(shí)，必須使用1/300秒或更高的速度，以此類推。這意味著，長焦端的使用場景被局限在明亮、清晰的戶外。在其他場景外，使用長焦就必須使用三腳架，這明顯有背于大變焦頭提供的靈活性與便攜性。

? ? 尼康是第一批研發(fā)抖動(dòng)補(bǔ)償?shù)膹S商之一。Nikon Zoom 700VR（1994）是世界上第一臺(tái)搭載了減震機(jī)構(gòu)的傻瓜相機(jī)。隨后，尼康于2000年發(fā)布了AI AF VR Zoom-Nikkor ED 80-400mm f/4.5-5.6D鏡頭。這些產(chǎn)品的成功極大地鼓勵(lì)了尼康研發(fā)全場景通用的大變焦鏡頭，且防抖技術(shù)和SWM馬達(dá)都將被應(yīng)用于該產(chǎn)品。這就是AF-S DX VR Zoom-Nikkor 18-200mm f/3.5-5.6G IF-ED研發(fā)的起點(diǎn)與初衷。

2 · AF-S DX VR Zoom-Nikkor 18-200mm f/3.5-5.6G IF-ED

? ? 在2003Q2，三名設(shè)計(jì)師開始研發(fā)該鏡頭。Atsushi Shibayama擔(dān)任光學(xué)設(shè)計(jì)組組長，Takeshi Suzuki擔(dān)任產(chǎn)品設(shè)計(jì)與發(fā)布組組長，Tomoki Ito擔(dān)任鏡頭實(shí)用性研發(fā)與鏡身研發(fā)組組長。1990年以前，常見的方案是單個(gè)光學(xué)設(shè)計(jì)者負(fù)責(zé)一切——從設(shè)計(jì)到發(fā)布均由組長負(fù)責(zé)。在此之后，多位設(shè)計(jì)者負(fù)責(zé)不同部分的制度被設(shè)立并使用。Shibayama擁有豐富的鏡頭研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，例如AF Zoom Micro Nikkor ED 70-180mm f/4.5-5.6D?、Zoom 700VR與COOLPIX 900。Suzuki雖然最開始是設(shè)計(jì)監(jiān)控鏡頭的，但之后他也設(shè)計(jì)過一些可更換鏡頭和用于光刻機(jī)和掃描儀的鏡頭，并負(fù)責(zé)了一些于櫪木尼康株式會(huì)社（尼康的一個(gè)鏡片廠）制造的產(chǎn)品的上市。直到最近，他都是我的上司。當(dāng)時(shí)，Ito還很年輕， AF-S DX VR Zoom-Nikkor 18-200mm f/3.5-5.6G IF-ED是他的首秀。讓年輕人研發(fā)困難的鏡頭是尼康的優(yōu)良傳統(tǒng)之一。（你這個(gè)年齡段怎么睡得著覺的）

? ? 該鏡頭的設(shè)計(jì)目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)高性能、大變焦范圍的同時(shí)輕巧便攜、價(jià)格親民，并覆蓋18-55mm與長焦55-200mm的焦段。它將搭載性能強(qiáng)悍的防抖組件與一個(gè)超聲波馬達(dá)，且價(jià)格與體積與AF-S VR Zoom-Nikkor 24-120mm f/3.5-5.6G IF-ED相近。這只鏡頭花了大概六個(gè)月的時(shí)間研發(fā)，并于2004Q1進(jìn)行試生產(chǎn)。但原型鏡的性能卻并不理想，在改進(jìn)光學(xué)設(shè)計(jì)的同時(shí)，有時(shí)甚至需要調(diào)整鏡筒的設(shè)計(jì)。這些棘手的問題使得原型鏡測試在年底才完成。這些問題都是因大變焦引起的高敏感度導(dǎo)致的。困難并沒有把suzuki打倒，他不懈努力，解決了一些阻礙量產(chǎn)的問題，并造出了一只更完善的鏡頭。這只鏡頭的實(shí)現(xiàn)背后的驅(qū)動(dòng)力之一是被廣泛應(yīng)用于光刻機(jī)鏡頭和掃描儀鏡頭的波光學(xué)相差測量科技（wave optics aberration），而這正式Suzuki先前工作的領(lǐng)域。光除了直線傳播外，還具有波的特性。光穿過理想鏡頭時(shí)會(huì)變成球面波向焦平面匯聚?？扇绻哥R元素和鏡片位置不夠完美，這些光線就不能正確地聚集在焦平面上，并使成像性能受到影像。通過研究波前擾動(dòng)測量裝置與鏡片位置調(diào)整，使鏡頭實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的性能。在這些努力之后，尼康于2005年末在泰國工廠成功建立了一條大規(guī)模生產(chǎn)線。這種波前擾動(dòng)測量裝置也被用于后面的產(chǎn)品，為尼克爾鏡頭的生產(chǎn)作出了貢獻(xiàn)。

下圖展示了這只鏡頭的構(gòu)造。

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? ? 這是一只四組十六片的鏡頭。第一組是正冪凸組（positive-power convex group），第二組是負(fù)冪凹組（negative-power concave group），第三組是正冪凸群，第四組是用于變焦的正冪凸組。在初始設(shè)計(jì)階段，使用五組或更多組的方案曾被考慮過。但最后，團(tuán)隊(duì)決定采用這個(gè)四組方案。這主要是因?yàn)橛糜谝苿?dòng)鏡組的鏡筒數(shù)量會(huì)隨著組的數(shù)量而增加，從而增加鏡頭的長度，以便確保鏡組在廣角和長焦之間保持必要的距離。防抖系統(tǒng)則是通過垂直移動(dòng)一組在第三組后部的復(fù)合透鏡來糾正抖動(dòng)。這個(gè)防抖機(jī)構(gòu)在一系列測試后被采用。采用的決定性因素是抑制圖像邊緣因廣角鏡頭的透視形變而產(chǎn)生的圖像模糊。(The deciding factor was the suppression of peripheral image blur due to the perspective generated by wide-angle lenses。感謝@咸魚friends對翻譯進(jìn)行的糾正。）

? ? 引發(fā)相機(jī)抖動(dòng)的原因主要是水平抖動(dòng)與豎直抖動(dòng)。在廣角鏡頭中，因相機(jī)傾斜，視角會(huì)在傾斜方向上變窄，從而導(dǎo)致場景或主題失真。為了均勻地壓抑相機(jī)抖動(dòng)，失真必須靠移動(dòng)VR鏡組來抑制畫面邊緣的畸變。抑制邊緣模糊的最有效的辦法是將第三鏡組后部作為防抖組，并對防抖組進(jìn)行平移。一切看起來都還行，但是，當(dāng)鏡組傾斜后，整體圖像性能將會(huì)下降。通過采用非球面鏡組，這個(gè)問題被順利解決了。并有效補(bǔ)償了VR運(yùn)行時(shí)的圖像質(zhì)量。? ?

? ? ?即使你手握鏡頭，看相機(jī)取景器，并故意搖晃一下產(chǎn)生一些模糊時(shí)，也只有輕微的抖動(dòng)的能在取景器內(nèi)被看到，拍攝對象被鎖定在畫面中的位置。這只鏡頭除了擁有18-200mm的卓越變焦性能外，優(yōu)秀的VR機(jī)構(gòu)也是這支鏡頭的重要功能。綜上，這就是為什么設(shè)計(jì)師能夠設(shè)計(jì)出一只達(dá)到目標(biāo)焦距范圍（18-200mm）而體積卻與AF-S24-120mm相同的原因。

3 · 鏡頭渲染性能

? ? ?和往常一樣，讓我們通過樣張來感受該鏡頭的渲染特性。這些樣張是由鏡頭發(fā)布時(shí)能夠購買到的相機(jī)拍攝的（D50與D40），D3300也被使用。請注意D50（六百萬像素）與D3300（兩千四百萬像素）之間的像素差距。

? ? 樣張1是在鏡頭的廣角端，全開光圈進(jìn)行拍攝的。這只鏡頭的主要特點(diǎn)是高性能的防抖機(jī)制。這張照片是我購買鏡頭后不久試拍的。盡管我當(dāng)時(shí)是手持相機(jī)進(jìn)行拍攝的，但鏡頭自帶的高性能防抖與D50優(yōu)秀的高感結(jié)合，提供了一張無與倫比的照片，卻沒有糊片。這張富有紀(jì)念意義的照片讓我堅(jiān)信這只鏡頭可以勝任任何場景的拍攝工作。盡管光圈處于全開狀態(tài)，但是在照片外圍，由于環(huán)境光較亮，少量慧差（sagittal coma flare）仍然可以被注意到。從另一方面來說，在照片邊緣的黃色小燈處，你可以看到光點(diǎn)散開，分散出紅、黃色的小點(diǎn)。這主要是因?yàn)樯倭繗埩舻妮S向色差而導(dǎo)致的。

? ? 樣張2是一張?jiān)?8mm處拍攝的遠(yuǎn)處的風(fēng)景。我使用D3300，將光圈縮小到F/8,拍下了這張照片。在廣角端，照片應(yīng)該有一些桶形畸變，但在此處不怎么明顯。主要還是沒有直、長條的物體在畫面邊緣。如樣張1所示，通過照片邊緣的的欄桿來看，軸向色散不是很明顯。D3300裝備了自動(dòng)失真控制與軸向色散補(bǔ)償功能。但鑒于這兩張照片是本章節(jié)的樣張，我關(guān)閉了這些校正功能。

? ? 樣張3拍攝于24mm處，F(xiàn)/4.5。24mm是這只鏡頭畸變最少、畫質(zhì)最好的地方。拍攝時(shí)，被攝物體距離相機(jī)不到一米，但花兒仍然清晰銳利。不幸的是，在邊緣處的花兒與葉子仍然被像散影響。這些慧差還會(huì)在散景周邊形成邊緣，從而產(chǎn)生一些獨(dú)特的模糊特征。

? ? 樣張4可能被認(rèn)為是一張遠(yuǎn)景照片。在35mm處拍攝，F(xiàn)/8。35mm的渲染性能與24mm處相似，但兩個(gè)焦段之間的失真發(fā)生了重大變化。35mm在鏡頭的變焦范圍內(nèi)表現(xiàn)出最多的枕形畸變。在這只鏡頭中，枕形畸變的可視范圍為35mm到200mm。但隨著焦距的增大，這些畸變會(huì)逐漸減輕。該畸變可在建筑物的1樓的磚縫與窗框處被發(fā)現(xiàn)。如果畸變是影響拍攝的重大因素，別忘了打開相機(jī)的“自動(dòng)畸變控制”。另外，在照片的邊緣，樣張2中所表現(xiàn)出的慧查已經(jīng)通過將光圈收縮至F/8而被大幅消減，以此實(shí)現(xiàn)清晰銳利的渲染。

樣張5是一張?jiān)?6mm處拍攝的蓮花，光圈為F/5。在該焦段，邊緣的慧差減少，使得拍攝出來的照片刀銳奶化。

? ? 樣張6是一張虎百合（譯者: 看的我有點(diǎn)密恐了）。95mm f5.3拍攝。在100mm附近，慧差加劇。所以你可以看到在右下角的花兒與頂部的花蕾看到一些慧差。好在軸向與縱向色散在100mm處得到了很好的控制，因此看不到紫邊。

? ? 樣張7是一張于135mm f/5.6拍攝的百合花。70mm后的焦段，由于矯正不足，球面相差隨被攝物體距離減小而變得愈發(fā)明顯，且圖像邊緣的平面移得更遠(yuǎn)（and the image plane at the edges of the frame tends to move farther away。哥們又不會(huì)了.。）。因此，相較于樣張六，整體渲染顯得不那么銳利了。在200mm端，ED鏡片的影響也變得更大，幾乎沒有軸向和橫向色散，但隨著對焦距離的減小，橫向色散顯得更加明顯。在圖像頂部的花瓣有一點(diǎn)藍(lán)色色散。

尼康桑，故鄉(xiāng)的sakula開了。

? ? 樣張八是一張櫻花樹上的日本白眼盛開的照片。拍攝于200mm f/5.6。日本白眼比麻雀小一些，但是在早春，當(dāng)他們在櫻花和梅花中尋找花蜜時(shí)，你可以輕易的接近他們。這只鏡頭的200mm端可以將這些小鳥放的相當(dāng)大。在全尺寸鳥類攝影中(full-scale bird photography)，使用一只400mm或600mm的鏡頭會(huì)幫助您更好地捕捉鳥類，但這只鏡頭可以輕松擁有等效300mm（135畫幅）的焦距，非常適合拍攝在當(dāng)?shù)毓珗@過冬的水禽。這種輕巧的體驗(yàn)是普通的長焦鏡頭不能相比的。

樣張九是一朵羅勒花，于200mm、光圈全開、最近對焦處拍攝。如我在樣張七那里的介紹，在最大長焦位置和最小焦距附近拍攝時(shí)，球差不能得到充分的校正。因此，在畫面中心的花朵上似乎形成了一層薄薄的面紗的閃光是可見的。為了獲得更清晰的圖像，我建議將光圈調(diào)小到f/11。橫向色差雖然是可見的，但在日常拍攝中較為輕微，因?yàn)闄M向色差補(bǔ)償在相機(jī)內(nèi)自動(dòng)應(yīng)用。

4 · 完美的旅行鏡頭

? ? 該鏡頭于2005年12月發(fā)布后，立馬就獲得了遠(yuǎn)超預(yù)期的成功。該鏡頭過于熱銷，導(dǎo)致尼康的泰國工廠難以跟上生產(chǎn)，所以組裝工作很快就轉(zhuǎn)移到了櫪木尼康株式會(huì)社（日本廠）。即使我在發(fā)布那天就訂購了一直，但直到年末，我才收到鏡頭。一接觸這只鏡頭，我就因它的簡單易用而激動(dòng)不已。其具有的變焦范圍幾乎涵蓋了整個(gè)最流行的焦距范圍(廣角27毫米到長焦300毫米)，并搭載了強(qiáng)大的VR。這只萬精油鏡頭，可以在幾乎任何場景或主題手持拍攝。因?yàn)檫@些原因，這支鏡頭成功成為了apsc格式相機(jī)的主要鏡頭之一。

? ? 這只鏡頭也充滿了樂趣。先前，我認(rèn)為覆蓋了28-100mm焦段的鏡頭是最適合旅行的。但在旅途中，我會(huì)看到一些稀有的鳥類和動(dòng)物，或者盛開的花朵，可他們都在我夠不著的地方，這讓我覺得一個(gè)300毫米的長焦鏡頭會(huì)立即增加我照片的多樣性。

? ? ?發(fā)布四年后，它迎來了一次升級(jí)——AF-S DX NIKKOR 18-200mm f/3.5-5.6G ED VR II，然后繼續(xù)成為用戶最喜愛的鏡頭之一。設(shè)計(jì)師的理想與愿望隨后被AF-S DX NIKKOR 18-300mm f/3.5-5.6G ED VR(2012年發(fā)布)和AF-S DX NIKKOR 18-300mm f/3.5-6.3G ED VR(2014年發(fā)布)所繼承。

譯者注：

這只鏡頭我也有。我的父親于2007年在翻閱國家地理雜志時(shí)，被祖國的壯麗景色深深打動(dòng)。沖動(dòng)之下，購買了D300+18-200套機(jī)。用了大概2年就丟進(jìn)防潮箱束之高閣了。到2021年末的時(shí)候被我翻出來，借著它入坑了攝影。18200這個(gè)鏡頭搭配1200w像素的機(jī)型，畫質(zhì)還說的過去。雖然在鏡頭卡口處有一圈防滴濺膠圈，但本身的weather sealed性能一般。防抖排線有一定概率在變焦的時(shí)候拉斷（修的時(shí)候花了我大500rmb，去的官店，順便把霉啊塵啊清理了。）。自帶的swm馬達(dá)對焦速度比一些d頭還慢，好在它不跑焦。文章通篇提到的高性能VR，實(shí)際感知一般。長焦端只能對一些輕微的抖動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，廣角端的防抖效果也很一般。不過現(xiàn)在這個(gè)鏡頭在海鮮市場的價(jià)格比較低，想要低預(yù)算入坑攝影的話倒是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

烤完肉才知道翻譯的不易。

2023.5.28 第一版發(fā)布
2023.6.7? 糾正了在防抖組運(yùn)動(dòng)描述部分出現(xiàn)的翻譯錯(cuò)誤，感謝@咸魚friends，并更

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