尼克爾Z 70-200mm f/2.8 VR S II開發(fā)者訪談（上）——光學(xué)性能進(jìn)階，對(duì)焦系統(tǒng)升級(jí)

　　大光圈長焦變焦鏡頭尼克爾 Z 70-200mm f/2.8 VR S Ⅱ于今年2月正式發(fā)布。這款鏡頭在整個(gè)焦段內(nèi)均保持恒定f/2.8的最大光圈，堪稱影像器材系統(tǒng)的新標(biāo)桿。尼康在追求卓越畫質(zhì)與快速自動(dòng)對(duì)焦的同時(shí)，亦致力于鏡身的輕量化設(shè)計(jì)。

　　圍繞這款高性能鏡頭的誕生，我們特別邀請(qǐng)其開發(fā)團(tuán)隊(duì)成員參與訪談，為您揭開背后的研發(fā)故事。

從左至右依次為：

堺 崇弘 / 光學(xué)工程部 第二開發(fā)部 工程項(xiàng)目經(jīng)理

臼井 明之 / 映像事業(yè)部 UX企劃部

近藤 晶乃 / 光學(xué)工程部 第三設(shè)計(jì)部

山田 智士 / 光學(xué)工程部 第二開發(fā)部

　　本期內(nèi)容將聚焦光學(xué)性能的進(jìn)階與對(duì)焦系統(tǒng)的升級(jí)，解析影像品質(zhì)背后的核心技術(shù)。

一、回應(yīng)多維創(chuàng)作需求：尼克爾 Z 70-200mm f/2.8 VR S Ⅱ的進(jìn)化契機(jī)

Q：如今的f/2.8長焦變焦鏡頭，用戶期待的是什么？

　　臼井：這正是這款產(chǎn)品在企劃階段所面對(duì)的核心問題。我們想到的答案包括：實(shí)用性、堅(jiān)固性與耐用性、輕量化，以及易用性。

　　然而，卓越的畫質(zhì)始終是不容動(dòng)搖的前提。畫質(zhì)，包括虛化特性與逆光表現(xiàn)，是不容妥協(xié)的底線。在此基礎(chǔ)上，產(chǎn)品整體必須比以往更加精進(jìn)。速度與靜音表現(xiàn)同樣不可或缺，以確保決定性瞬間的準(zhǔn)確捕捉。可以說，我們必須在這些方面整體提升這類鏡頭的標(biāo)準(zhǔn)。

　　堺：機(jī)械設(shè)計(jì)也是如此。核心要求始終是卓越的畫質(zhì)，但同時(shí)自動(dòng)對(duì)焦與減震性能也需要不斷精進(jìn)。高性能鏡頭可以又大又重的時(shí)代已經(jīng)過去了。如今，靈活性與操控性同樣不可或缺。更輕便、更緊湊，才是大勢所趨。未來，隨著體積、重量與平衡性的不斷優(yōu)化，變焦鏡頭的焦距范圍或許也將隨之改變。

　　近藤：我設(shè)計(jì)鏡頭的目標(biāo)，是希望它能夠捕捉到這樣的畫面——讓未曾親臨現(xiàn)場的觀者，也能自然而然地感受到攝影師在那一刻所目睹的風(fēng)景與心境。我相信，這種需求比以往任何時(shí)候都更為強(qiáng)烈，而我在攝影實(shí)踐中也深有感觸。

　　因此，對(duì)于尼克爾 Z 70-200mm f/2.8 VR S Ⅱ而言，如何實(shí)現(xiàn)能夠自然引導(dǎo)觀者視線聚焦于主體的渲染性能，顯得尤為重要。這不僅關(guān)乎焦平面上的分辨率，還涉及畫面的景深、虛化過渡是否自然，以及是否存在不自然的鬼影。色彩還原等因素同樣不可或缺，共同影響著最終的成像表達(dá)。

　　換言之，尋找優(yōu)化的整體平衡才是關(guān)鍵。人們不再只追求優(yōu)美的MTF曲線。如今，設(shè)計(jì)師需要考量更多影像渲染層面的因素，才能呈現(xiàn)出更打動(dòng)人心的畫面。另一方面，近年來鏡頭技術(shù)與模擬技術(shù)的進(jìn)步也帶來了新的可能，設(shè)計(jì)師可以在設(shè)計(jì)階段就將更多的因素納入考量。

Q：前代產(chǎn)品的市場反饋如何？此次升級(jí)至第二代的契機(jī)是什么？

　　臼井：前代產(chǎn)品優(yōu)先考慮渲染性能，同時(shí)充分發(fā)揮尼康Z卡口大直徑與短法蘭距的優(yōu)勢。擁有恒定f/2.8最大光圈的長焦變焦鏡頭，往往是各大相機(jī)系統(tǒng)中的旗艦級(jí)鏡頭，前代產(chǎn)品所呈現(xiàn)的畫質(zhì)廣受好評(píng)。

　　與此同時(shí)，在便攜性與實(shí)用性方面，前代產(chǎn)品仍有提升空間。這里所說的實(shí)用性，是指自動(dòng)對(duì)焦的速度、精度、跟蹤能力以及靜音表現(xiàn)。此外，用戶亦期待能夠更便捷地切換至三腳架拍攝，并希望手持拍攝時(shí)鏡頭更為輕巧。因此，在新款尼克爾 Z 70-200mm f/2.8 VR S Ⅱ的開發(fā)中，我們的目標(biāo)是在傳承前代產(chǎn)品堅(jiān)固性、耐用性與渲染表現(xiàn)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)綜合性能的整體提升。

前代產(chǎn)品（左）與第二代新品（右）

第二代的鏡身更短，細(xì)節(jié)亦有微小變化。

二、光學(xué)性能的再進(jìn)化：從鏡片運(yùn)用到技術(shù)打磨

Z 70-200mm f/2.8 VR S Ⅱ 渲染性能得到精進(jìn)

Q：渲染性能與前代相比有何不同？

　　近藤：前代產(chǎn)品的渲染表現(xiàn)深受眾多用戶喜愛，因此我們保留了其基本渲染特性，從畫面中心到邊緣均可呈現(xiàn)出色的畫質(zhì)，以及出眾的、栩栩如生的清晰度。在此基礎(chǔ)上，我們主要改進(jìn)兩處。其一，柔化了背景虛化效果。例如在拍攝人像時(shí)，背景中樹枝等線條的邊緣會(huì)變得更為柔和、不再突兀，從而使畫面能夠自然而然地引導(dǎo)觀者視線聚焦于主體。

　　其二，優(yōu)化了近攝時(shí)的渲染性能。我們考慮到立體被攝體通常在約2米以內(nèi)的距離被拍攝，因此在設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了一種平衡：既能讓焦平面保持清晰銳利，又能讓前景與背景產(chǎn)生更柔和的虛化，從而強(qiáng)化畫面的立體感。因此，若需拍攝平面物體，建議稍拉遠(yuǎn)距離拍攝后再裁切，或者略微收小光圈拍攝。

得益于尼康新技術(shù)，虛化表現(xiàn)優(yōu)秀

Q：請(qǐng)介紹一下這款鏡頭所采用的多種特殊玻璃。

　　近藤：我們?nèi)诤狭硕喾N玻璃材料與技術(shù)，包括螢石鏡片、藍(lán)光高折射（SR）鏡片、加強(qiáng)型低色散（Super ED）鏡片、低色散（ED）鏡片以及非球面低色散（ED）鏡片等，力求在實(shí)現(xiàn)輕量化的同時(shí)兼顧卓越畫質(zhì)。正是憑借這些技術(shù)，我們成功將鏡頭總重量控制在1kg*以內(nèi)，同時(shí)減少了多類像差所導(dǎo)致的色滲現(xiàn)象。

　　* 不含三腳架連接環(huán)與鏡頭保護(hù)蓋。

鏡頭結(jié)構(gòu)

　　過去，加強(qiáng)型低色散（ED）鏡片僅被用于凸透鏡結(jié)構(gòu)中。憑借我們?cè)诩庸ぜ夹g(shù)領(lǐng)域積累的經(jīng)驗(yàn)，此次首次實(shí)現(xiàn)了將其應(yīng)用于凹透鏡。尼康正通過應(yīng)用新型玻璃材料，并提升制造技術(shù)使生產(chǎn)更趨穩(wěn)定，以推動(dòng)鏡頭的進(jìn)化。

　　藍(lán)光高折射（SR）鏡片采用特殊的高色散玻璃材料，能夠大幅折射波長比藍(lán)光更短的光線，有助于實(shí)現(xiàn)長焦鏡頭的小型化。這也是我們與尼康集團(tuán)旗下企業(yè)——位于秋田縣湯澤市的光硝子株式會(huì)社，攜手合作所帶來的核心優(yōu)勢之一。

Q：為實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀虛化表現(xiàn)運(yùn)用了哪些技術(shù)？

　　近藤：過去，實(shí)現(xiàn)悅目或優(yōu)質(zhì)的虛化效果很大程度上依賴設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)與直覺。而在Z系列鏡頭的開發(fā)中，我們得以運(yùn)用先進(jìn)的模擬技術(shù)，在設(shè)計(jì)階段即可評(píng)估鏡頭在實(shí)際拍攝條件下的表現(xiàn)，預(yù)判虛化在影像中的呈現(xiàn)效果。

　　在拍攝人像時(shí)，我希望主體能夠更加突出。這些模擬技術(shù)使我們能夠更便捷地評(píng)估背景虛化是否過于生硬等問題，從而更接近理想的渲染效果。此外，模擬技術(shù)也有助于優(yōu)化產(chǎn)品開發(fā)周期與成本。通過嘗試多種可能性，我們能夠更輕松地找到優(yōu)化平衡點(diǎn)。

近藤女士使用原型機(jī)進(jìn)行大量實(shí)景測試

Q：如何減少虛化光斑中有時(shí)出現(xiàn)的環(huán)狀紋路（洋蔥圈虛化）？

　　近藤：我們從設(shè)計(jì)階段就開始著手應(yīng)對(duì)這一問題，同時(shí)對(duì)加工精度嚴(yán)格管控。任何工業(yè)產(chǎn)品都無法做到與設(shè)計(jì)值分毫不差，因此我們必須使鏡片表面的細(xì)微凹凸控制在可接受范圍內(nèi)，使其不會(huì)對(duì)實(shí)際影像產(chǎn)生影響。

　　以這款鏡頭所搭載的非球面玻璃模壓鏡片為例。通過使用高精度的模具，將即便是細(xì)微表面的不規(guī)則性也控制在合理限度內(nèi)，從而得以實(shí)現(xiàn)平滑柔美的虛化效果，使環(huán)狀紋路不再明顯。

克服減少鏡片數(shù)量的難點(diǎn)

Q：請(qǐng)介紹一下這款鏡頭所采用的3項(xiàng)涂層技術(shù)。

　　近藤：這3項(xiàng)涂層技術(shù)與此前發(fā)布的大光圈標(biāo)準(zhǔn)變焦鏡頭尼克爾 Z 24-70mm f/2.8 S Ⅱ相同。其中，氟涂層應(yīng)用于最前端鏡片，便于清潔灰塵與污漬。

　　抗反射高清（ARNEO）涂層與中孔非晶態(tài)涂層則應(yīng)用于鏡片表面，用于減少鬼影與眩光。即便在拍攝包含太陽的日落場景或帶有路燈的夜景時(shí)，鬼影也變得更加不易察覺，從而拓展了拍攝的可能性。前代產(chǎn)品在逆光環(huán)境下的表現(xiàn)已廣受好評(píng)，但如果將2款鏡頭在相同條件下拍攝的影像對(duì)比，相信用戶一定能感受到切實(shí)的提升。

　　我們對(duì)涂層的選擇取決于鬼影的特性。鬼影的產(chǎn)生形式多種多樣，有的呈現(xiàn)為偏紅的色彩，有的則表現(xiàn)為色彩較淡的亮斑。不同的涂層用于應(yīng)對(duì)不同的問題。例如，有的鍍膜能夠淡化鬼影的色彩，有的低反射涂層則能削弱鬼影的亮度。在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行模擬，能夠以相當(dāng)高的精度預(yù)判鬼影可能呈現(xiàn)的色彩與強(qiáng)度，因此我們?cè)谶@一階段便可選擇合適的涂層方案。隨后，通過原型機(jī)進(jìn)行實(shí)際拍攝，進(jìn)一步優(yōu)化鏡頭在逆光條件下的表現(xiàn)。

安裝于尼康Z8

Q：涂層是減少鬼影與眩光的唯一手段嗎？

　　近藤：我們還通過光學(xué)設(shè)計(jì)來應(yīng)對(duì)鬼影與眩光，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)階段就可以模擬鬼影。我們可以預(yù)判哪些特征——比如鏡片的形狀——容易產(chǎn)生明亮或高飽和度的鬼影，并據(jù)此探索優(yōu)化的鏡片形狀與配置方案。我們可能會(huì)調(diào)整鏡片的曲率，或增加鏡片之間的間距，并在確認(rèn)這些改動(dòng)不會(huì)對(duì)渲染性能造成負(fù)面影響的前提下推進(jìn)設(shè)計(jì)。

　　鏡頭設(shè)計(jì)的起點(diǎn)，往往是通過調(diào)整鏡片曲率，使可能產(chǎn)生鬼影的光線投射到成像畫面之外。然而，如果試圖通過這種方式解決所有問題，就需要大量的鏡片。而根據(jù)設(shè)計(jì)的不同，鏡片曲率也可能變得過陡，導(dǎo)致制造難度增加。

　　就這款鏡頭而言，減少鏡片數(shù)量以實(shí)現(xiàn)輕量化是重要的目標(biāo)。因此，對(duì)于構(gòu)建既精簡鏡片數(shù)量又能有效減少鬼影的光學(xué)系統(tǒng)而言，光學(xué)設(shè)計(jì)與新的涂層技術(shù)缺一不可。正是通過將光學(xué)設(shè)計(jì)的巧思與全尼康核心技術(shù)之一的涂層技術(shù)相結(jié)合，我們才得以兼顧清晰的渲染表現(xiàn)與輕量化的設(shè)計(jì)。

　　山田：我們?cè)阽R筒設(shè)計(jì)上也下了功夫，以減少鬼影的產(chǎn)生。所謂機(jī)械鬼影，是指光線在鏡筒內(nèi)部經(jīng)過機(jī)械部件反射后所產(chǎn)生的虛像。我們通過機(jī)械設(shè)計(jì)來應(yīng)對(duì)這一問題：通過模擬測試，分析光線通過路徑附近內(nèi)部部件的形狀，并在多種焦距、拍攝距離以及不同條件下評(píng)估其表現(xiàn)。經(jīng)過反復(fù)試錯(cuò)，最終確定能夠有效減少機(jī)械鬼影的應(yīng)對(duì)方案。這里所說的內(nèi)部部件，包括用于固定鏡片的結(jié)構(gòu)件。

Q：是否也借助了相機(jī)的影像處理功能來減少鏡片數(shù)量？

　　近藤：這款鏡頭在相機(jī)影像處理方面，與前代產(chǎn)品保持了一以貫之的水準(zhǔn)。真正讓我們得以減少鏡片數(shù)量的，是包括非球面低色散（ED）鏡片在內(nèi)的新光學(xué)技術(shù)。我想強(qiáng)調(diào)的是，鏡頭的輕量化并沒有以犧牲光學(xué)性能為代價(jià)！

Q：變焦鏡頭是否存在一些定焦鏡頭所不具備的技術(shù)難點(diǎn)？

　　近藤：確實(shí)如此。在某個(gè)焦距上提升光學(xué)性能，并不意味著在其他焦距上也能同樣提升。鬼影的程度也會(huì)隨著焦距變化而改變。我們需要在所有焦距和拍攝距離上驗(yàn)證性能表現(xiàn)，力求達(dá)到良好的整體平衡。通過這樣的方式，我們努力設(shè)計(jì)出在多種焦距、多種拍攝距離下，畫面都能呈現(xiàn)令人滿意的渲染效果的變焦鏡頭。

　　在接手這款鏡頭之前，我曾負(fù)責(zé)尼克爾Z 600mm f/4 TC VR S的光學(xué)設(shè)計(jì)。當(dāng)時(shí)的目標(biāo)是打造一款出色的定焦鏡頭，而且它還是尼康首款內(nèi)置增距鏡的產(chǎn)品。與之相比，變焦鏡頭則需要設(shè)計(jì)師以更宏觀的視角來統(tǒng)籌全局。這就像打地鼠游戲一樣，在這個(gè)焦距上解決了問題，另一個(gè)焦距上又可能出現(xiàn)新的狀況。在整個(gè)變焦范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)出色的渲染表現(xiàn)，是變焦鏡頭獨(dú)有的課題。但正因如此，我也希望變焦鏡頭能夠?yàn)橛脩魩砀S富的創(chuàng)作可能，讓攝影變得更加有趣。

　　堺：就機(jī)械設(shè)計(jì)而言，定焦鏡頭與變焦鏡頭可以說是天差地別。當(dāng)?shù)弥乱粋€(gè)項(xiàng)目是變焦鏡頭時(shí)，我起初有些緊張，當(dāng)時(shí)的真實(shí)反應(yīng)是：“變焦……行吧……”（笑）。

　　變焦鏡頭擁有隨變焦而移動(dòng)的鏡片組。要滿足光學(xué)設(shè)計(jì)的嚴(yán)苛要求，就需要相當(dāng)高的機(jī)械精度。例如，鏡片位置狀態(tài)的變化量必須在每個(gè)焦段都控制在特定的精度范圍內(nèi)。我們將這種鏡筒內(nèi)部鏡片位置的變化稱為“傾斜”，時(shí)常聽到光學(xué)設(shè)計(jì)師提出這樣的要求：“如果鏡片傾斜到某個(gè)程度，成像就會(huì)……”因此，如何確保鏡片位置狀態(tài)（傾斜與偏移）在組裝完成后、乃至變焦過程中，始終維持在光學(xué)設(shè)計(jì)所要求的精度范圍內(nèi)，是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的課題。

　　此外，作為尼克爾鏡頭的核心優(yōu)勢，我們必須對(duì)耐久性、防塵防水滴性能充分驗(yàn)證，同時(shí)還要實(shí)施鬼影模擬測試。變焦鏡頭的機(jī)械設(shè)計(jì)所耗費(fèi)的時(shí)間，遠(yuǎn)比定焦鏡頭要多得多。剛才我說得知下一個(gè)項(xiàng)目是變焦鏡頭時(shí)有點(diǎn)緊張，但話說回來，能夠在民用產(chǎn)品上挑戰(zhàn)如此精密的機(jī)械設(shè)計(jì)，這樣的機(jī)會(huì)實(shí)屬難得，這也是讓作為設(shè)計(jì)師的我感到興奮之處。

三、自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)升級(jí)：平滑高速音圈馬達(dá)（SSVCM）助力提升自動(dòng)對(duì)焦性能

Q：這款鏡頭另一個(gè)備受關(guān)注的話題是其更快的自動(dòng)對(duì)焦速度。何為平滑高速音圈馬達(dá)（SSVCM）？這款鏡頭在自動(dòng)對(duì)焦性能方面是如何實(shí)現(xiàn)提升的？

　　堺：正如其名稱所示，平滑高速音圈馬達(dá)（SSVCM）采用了音圈馬達(dá)作為自動(dòng)對(duì)焦驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器。它與其它廠商音圈馬達(dá)的不同之處在于尼康專門的導(dǎo)向裝置。這一導(dǎo)向裝置顯著降低了驅(qū)動(dòng)噪音，實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)馬達(dá)或超聲波馬達(dá)難以企及的高速性、高精度與靜音運(yùn)行，從而進(jìn)一步提升了自動(dòng)對(duì)焦性能。

平滑高速音圈馬達(dá)（SSVCM）結(jié)構(gòu)示意圖

　　臼井：這款鏡頭的自動(dòng)對(duì)焦速度約為前代產(chǎn)品的3.5倍*，在長焦端，掃描時(shí)間（即從無限遠(yuǎn)到最近對(duì)焦距離所需的驅(qū)動(dòng)時(shí)間）縮短了約45%。變焦過程中的自動(dòng)對(duì)焦追蹤性能也提升了約40%。此外，自動(dòng)對(duì)焦驅(qū)動(dòng)噪音顯著降低，即使在需要保持安靜的拍攝場合也能從容使用。

　　* 當(dāng)與配備EXPEED 7影像處理器的相機(jī)搭配使用時(shí)。在符合尼康標(biāo)準(zhǔn)的條件下測得。

　　堺：正如我之前提到的，平滑高速音圈馬達(dá)（SSVCM）的核心在于其導(dǎo)向裝置。該裝置將自動(dòng)對(duì)焦鏡片組與導(dǎo)桿之間的間隙控制在精密的范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)了順滑的驅(qū)動(dòng)。如果完全沒有間隙，鏡片組將無法移動(dòng)，因此難點(diǎn)在于如何在保證驅(qū)動(dòng)順暢的前提下，將這一間隙縮減至盡可能小的程度。此外，我們還優(yōu)化了控制，以減輕驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)或停止時(shí)的回彈與振動(dòng)，避免在拍攝時(shí)產(chǎn)生令人不適的震顫感。

　　同時(shí)我們也考慮到，隨著相機(jī)機(jī)身的不斷進(jìn)化，市場對(duì)自動(dòng)對(duì)焦性能提出了更高的要求——需要更快、更靈敏的響應(yīng)，在追蹤被攝體時(shí)更加精準(zhǔn)，即使被攝體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也能持續(xù)合焦。尤其考慮到70-200mm f/2.8鏡頭的用戶群體，我們認(rèn)為這款第二代鏡頭應(yīng)當(dāng)與相機(jī)機(jī)身同步進(jìn)化。正是基于這一思考，我們決定集目前的先進(jìn)技術(shù)之大成，對(duì)自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)升級(jí)提速。

Q：也就是說，驅(qū)動(dòng)不僅要快，還要精準(zhǔn)？

　　堺：是的。通過改進(jìn)控制算法，并借助新搭載的光學(xué)式ABS編碼器提升位置檢測精度，即使在對(duì)焦鏡片組高速移動(dòng)的情況下，也能實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的定位。此外，我們通過對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化以適配新的控制方式，實(shí)現(xiàn)了更快的自動(dòng)對(duì)焦速度，并大幅縮短了掃描時(shí)間。

　　從光學(xué)系統(tǒng)的精雕細(xì)琢，到平滑高速音圈馬達(dá)（SSVCM）驅(qū)動(dòng)的“快與準(zhǔn)”，尼克爾 Z 70-200mm f/2.8 VR S Ⅱ不僅繼承了前代的優(yōu)秀基因，更在數(shù)字化模擬與精密機(jī)械設(shè)計(jì)的加持下，實(shí)現(xiàn)了渲染表現(xiàn)與對(duì)焦性能的雙重飛躍。

　　出眾的性能如何適配全場景下的拍攝需求？輕量化的鏡身背后又隱藏著哪些人體工學(xué)的考量？下一期，將深入探討這款鏡頭的操控設(shè)計(jì)與可靠性保障，帶您領(lǐng)略其背后的匠心工藝。