Nikon Imaging
Japan
At the heart of the image.

第四十七夜 Ai Zoom Nikkor 35-200mm F3.5-4.5S

高倍率ズームの創成期
Ai Zoom Nikkor 35-200mm F3.5-4.5S

第四十七夜は、各社がこぞってズームレンズを開発した時代のお話を致します。今夜はAi Zoom Nikkor 35-200mm F3.5-4.5Sの設計者の思いや開発秘話を紐解きましょう。はたして、このレンズの開発にはどのような背景があったのでしょう。また、このレンズはどんな写りをするのでしょう。
今夜は、Ai Zoom Nikkor 35-200mm F3.5-4.5Sの秘密を解き明かします。

佐藤治夫

1、めざせ、高倍率ズーム

1970~1980年代はズームレンズの全盛期でした。盛んに各メーカーからズームレンズが発表されます。その機動力はなんであったのか?もちろん、皆さんからの要望もありましたが、なんといってもコンピューターの処理能力が、飛躍的に向上した事が大きな要因でした。以前の設計では、設計者が試したいアイディアがあっても、なかなか、すべてを試すことができませんでした。しかし、この時代になると、ソフトウェアの進歩もあり、まだ完全ではなかったものの、かなり多量に設計検討ができるようになるのです。そんな時代の申し子が、広角ズームや標準域を含んだ高倍率ズームでした。この時代の高倍率ズームレンズは、現在のレンズと比較すると、確かに見劣りがします。しかし、当時の設計者が最先端の技術を駆使して、精一杯の努力をした結果なのです。そんな時代に、他社に先駆けて、ズーム比5.7倍の高倍率ズームレンズAi Zoom Nikkor 35-200mm F3.5-4.5Sが開発されたのです。

2、開発履歴と設計者

それでは、開発履歴を紐解きましょう。Ai Zoom Nikkor 35-200mm F3.5-4.5Sを設計したのは、当時研究所・第一研究課に所属していた高橋友刀氏です。高橋氏は35mmからのズームレンズを数本設計しており、その集大成がこのAi Zoom Nikkor 35-200mm F3.5-4.5Sでした。当時の日本光学工業株式会社(現ニコン)では、写真レンズを設計する職場が二つ存在しました。まず、最先端のレンズ開発と光学ソフトウェアの開発を行なっていた研究所・第一研究課、そして、もう一つは写真用ニッコールレンズの大半を開発していた光学部・第一光学課でした。当初、高橋氏は研究所・第一研究課に所属していたのです。その後、研究所第一研究課は、光学部・第一光学課に合併吸収される形で、新生第一光学課が誕生します。これは、当時の研究所のメンバーが本格的に写真レンズの設計をできる環境になった事を意味します。

高橋氏は今までの功績で、この新生第一光学課のマネジャーに任命されます。何を隠そう、この時期は、ちょうど私が入社した時期なのです。したがって、私にとって高橋氏は、当時の上司にあたります。高橋氏は、光学設計は元より、光学ソフトウェアの開発者でもありました。また、とても気さくな方で、温和で、まさに紳士でした。私にとって高橋氏は、お世話になった恩師のひとりです。

そんな背景がありAi Zoom Nikkor 35-200mm F3.5-4.5Sが開発されます。しかし、このレンズは少し変わった展開をします。基本設計が整い、1回目の試作をした時期に、新生第一光学課が誕生し、高橋氏がマネジャーに抜擢されます。そこで、さらなる改良設計を同僚に託すのです。設計を引き継ぎ、改良設計、量産、発売まで面倒をみたのは当時の光学部第一光学課に在籍していた関根淳氏でした。関根氏もズーム時代の申し子で、研究所時代はTVニッコールなどの電子画像機器用のニッコールレンズを設計していました。関根氏はとてもまじめで、物静かな方なのですが、とても男気のある良い先輩でした。

さて、報告書と図面を紐解いて見ましょう。開発を開始したのは1982年、設計完了は1983年の新芽も芽吹く春のことでした。その後1983年の夏の暑い盛りに試作図面が出されています。そして、量産試作を経て、1984年の冬の終わりに量産を開始しました。試作・量産では始めての高倍率ズームということで、いくつもの苦労があったと伺っています。特に試作では、製造難易度の高い高倍率ズームゆえの問題に直面したそうです。それは各焦点距離でピント面が一致せず、シャープネスも思うようにならないと言う問題でした。関根氏は幾度も計算を繰り返して、試作品のカムを丹念に修正すると言う地道な方法で改良を続けました。その結果満足いくカム修正が出来上がり、量産がスタートします。そして、数々の苦労の末、1985年の師走の慌しい中、この高倍率ズームは発売されたのです。

設計には大型コンピューターを用い、最新の光学ソフトウェアを用い設計されました。しかし、今と比較するとコンピューターの能力も非力で、ソフトウェアも発展途上でした。設計難易度の高い高倍率ズームの設計は、その知力と忍耐力を必要としたに違いありません。その後、関根氏は更なるニッコールレンズを生み出すのです。才能多き設計者であることは言うまでもありません。

3、描写特性とレンズ性能

Ai Zoom Nikkor 35-200mm F3.5-4.5S 断面図

まず、断面図をご覧ください。このレンズは所謂ポジティヴリード(凸先行型)ズームレンズです。左から合焦群でもある凸の第一群、凹の第二群、絞りを備えた凸の第三群、マスターレンズである凸の第4群からなる、凸凹凸凸の4群ズームレンズです。ズーミングによって、すべてのレンズが向かって左側(物体方向)に移動します。

各群の構成は、セオリー通りの構成で、特にマスター群である4群は変形トリプレットの発展型になっています。4群の構成枚数の多さは、高倍率ズームゆえだと言えるでしょう。この凸先行4群ズームは広角端で全長が小さくできるのが特徴で、この構成がレンズのコンパクト化に一役買っているのです。

当時は、まだ量産性の良い非球面製造方法が確立されていませんでした。また、ズームレンズの内焦(インナーフォーカス)カムの開発もなされていませんでした。したがって、合焦は変倍系の前で行なう必要があり、必ず第一群で合焦をしていました。この制約が非常に厳しく、至近を短くできないこと、周辺光量を増やせないこと、フィルターサイズを小さく抑えられないことが欠点として内在していたのです。そんな制約の中、Ai Zoom Nikkor 35-200mm F3.5-4.5Sは、フィルターサイズ62mm、至近距離R=1.6mを実現します。これは、当時としてはがんばった、立派なスペックでした。

それでは、Ai Zoom Nikkor 35-200mm F3.5-4.5Sはどんな写りをするのでしょう。収差特性とスポットダイヤグラムの両方から考察してみましょう。まずは設計報告書を紐解きます。各焦点距離の収差値、MTF、点像を観察すると、当時の高倍率ズームの設計が、いかに大変だったのか、苦労のあとが見受けられます。

このレンズの特徴は、どのようなものでしょう。まず、広角端35mmの収差特性ですが、球面収差と色収差は良好に補正されています。また像面湾曲はマイナス方向に発生していますが、非点収差は少ない補正になっています。しかし、コマ収差が大きくアンダーに発生しています。したがって、周辺では下方方向にフレアーが発生し、芯はあるものの、柔らかな描写になると想像できます。また、周辺光量確保とフィルターサイズを62mmまで小型化したため、歪曲収差が無限遠で約-6%と少々大きい値となっています。ただし、歪曲収差は近距離になるに従い、減少し続け、至近では-1.6%まで減少します。高倍率ズームの収差補正としては十分にがんばった結果であったと思います。

中間焦点距離ではどうでしょう。標準50mmの収差特性を見てみましょう。まず、球面収差、像面湾曲、非点収差はそれぞれ小さく良好です。歪曲収差も改善し、約1.4%と良好です。しかしながら、唯一の欠点はコマ収差がオーバーに跳ね上がっていることでしょう。したがって、周辺では上方方向にフレアーが発生し、芯はあるものの、柔らかな描写になると想像できます。続いて70mmの収差特性を見てみましょう。まず、球面収差ですが、若干オーバーコレクションになり、中心部からフレアーが発生する可能性があります。像面湾曲、非点収差はそれぞれ小さく良好です。色収差も良好ですが、やはり、コマ収差がオーバーに跳ね上がっています。したがって、中心からフレアーがあり、さらに周辺では上方方向にフレアーが発生し、芯はあるものの、柔らかな描写になると想像できます。

最後に望遠端200mmの収差特性を見てみましょう。球面収差はアンダーコレクションになっていますが、量的には小さく良好です。非点収差は小さいですが、像面湾曲はマイナスに発生しています。コマ収差も良好で、均一な描写が期待できます。歪曲収差は若干大きめで、約+3%発生します。

各焦点距離で収差補正状態を見ると、確かに格段に優秀な収差補正状態とはいえませんが、他に無い先駆けの高倍率ズームとしては、破綻が無く巧みに設計されたレンズといえるでしょう。設計者の苦労が窺えます。

次に、スポットダイアグラムで点光源の結像状態を観察します。

先ずは広角端35mmです。中心部は点像のまとまりも良く、フレアーも見られません。しかし、周辺に行くに従い、芯はあるものの、内コマ傾向のほうき星状にフレアーが発生します。したがって、解像感は割合ありますが、柔らかな描写をすると思われます。

次に標準50mmを見てみましょう。中心はほのかにフレアーがあるものの、シャープな像を結んでいます。しかし、ごく周辺部では外コマ傾向のほうき星状にフレアーが発生します。芯はあるものの、柔らかな描写をすると思われます。

次に70mmを見てみましょう。中心部分では球面収差の影響で、センターからフレアーが取り巻いています。また、周辺部では外コマ収差が発生し、若干ほうき星状にフレアーが発生します。画面全域でフレアーが発生して、芯はあるものの、柔らかな描写をすると思われます。ポートレートには向いているかもしれません。

最後に望遠端200mmを見てみましょう。中心部はフレアーが小さくシャープな像を結びます。また、球面収差がアンダーコレクションなので、美しい後ボケを予感させます。周辺部もフレアーの少ない良好な点像で、均一で良好なシャープネスを期待させます。

4、実写性能と作例

次に実写結果を見ていきましょう。焦点距離別に箇条書きに致します。

(1)広角端35mm時

F3.5開放~F4

中心は割合に解像感はあるが、画面周辺に向かうにつれて、フレアー感が増し、線の細い描写をする。四隅はフレアーが多く、解像力は低い。しかし、色にじみが少なく、発色はすっきりしていて好感が持てる。

F5.6~8

絞り込むことによって、中心から中間部まで、解像感が向上し、周辺の一部、四隅を除いて良化する。

F11~16

四隅を除いて、十分満足できるシャープネスになる。

F22

画面全体が均一な描写になるが、回折の影響で特に中心部分のシャープネスが低下する。

(2)標準50mm時

開放~半段絞り

中心は割合に解像感はあるが、画面周辺に向かうにつれて、フレアー感が増し、線の細い描写をする。四隅は解像力が低下する。しかし、色にじみが無く、発色が良い。

1段~2段絞込み

絞り込むことによって、中心から中間部までシャープな結像をし、四隅を除いて良化する。

3段~4段絞込み

更にシャープな領域が広がるが、回折の影響を受け、中心部分のシャープネスが低下する。

最小絞り

画面全体が均一な描写になるが、回折の影響で全体的にシャープネスが低下する。

(3)中間焦点距離70mm時

開放~半段絞り

中心から解像感はあるものの、フレアーがあり、若干青色の色にじみも発生している。さらに、画面周辺に向かうにつれて、フレアー感が増し、四隅は解像力が低下する。全体的にフレアーがあり、柔らかい描写をする。

1段~2段絞込み

絞り込むことによって、特に中心部分のフレアー、色にじみが消失し、周辺部分も向上し、四隅を除いて良化する。

3段~4段絞込み

更にシャープな領域が広がるが、回折の影響を受け、中心部分のシャープネスが低下する。

最小絞り

画面全体が均一な描写になるが、回折の影響で全体的にシャープネスが低下する。

(4)望遠端200mm時

F4.5開放~F5.6

中心からフレアーがあり、解像感が弱い。周辺に行くにしたがって、フレアーも増し解像感が更に低下する。色にじみも若干発生する。

F8~11

中心のフレアーが消失し、シャープネスが向上する。周辺も四隅も含めて解像感が上がり、良像となる。

F16~22

更にシャープな領域が広がるが、回折の影響を受け、中心部分のシャープネスが低下する。

F32(最小絞り)

平均的な像になるが、回折の影響を受け、シャープネスが低下する。

作例1

ニコンD700 Ai Zoom Nikkor
35-200mm F3.5-4.5S
絞り:F8
シャッタースピード:1/500sec
ISO:200
画質モード:RAW
ホワイトバランス:オート
D-ライティング:オート
ピクチャーコントロール:ニュートラル
撮影日 2011年3月

作例2

ニコンD700 Ai Zoom Nikkor
35-200mm F3.5-4.5S
絞り:F11
シャッタースピード:1/320sec
ISO:200
画質モード:RAW
ホワイトバランス:オート
D-ライティング:オート
ピクチャーコントロール:ニュートラル
撮影日 2011年3月

作例3

ニコンD700 Ai Zoom Nikkor
35-200mm F3.5-4.5S
絞り:F8
シャッタースピード:1/2500sec
ISO:200
画質モード:RAW
ホワイトバランス:オート
D-ライティング:オート
ピクチャーコントロール:ニュートラル
撮影日 2011年3月

各焦点距離ともにシャープネスを期待するなら、2~2.5段分絞り込むと良好な結果を得られるでしょう。また、ポートレートに向いた描写を望むなら、70~200mmの間で、開放絞りから1段絞りで撮影するのが効果的かもしれません。それでは、作例写真で描写特性を確認してみましょう。作例1から作例3までは富士山の定点撮影です。作例1は広角端35mmによる作例です。絞りをF8まで絞っていますので、周辺光量、シャープネスは問題が無く、良好な描写をしています。ごく周辺を除いて適度な解像感、コントラストを有し、階調も豊富で自然な描写をしているのが理解できます。作例2は中間焦点距離の80mmによる作例です。絞りはF11に絞り込んでいます。画面周辺に至るまで、適度な解像感、コントラストを有し、階調も豊富で自然な描写をしているのが判ります。作例3は望遠端近傍180mmの作例です。絞りはF8に絞り込んでいます。中心部から周辺に至るまでシャープネスが高く、山肌が良く再現されています。コントラストも良好で、階調豊かな描写をします。

作例4

ニコンD700 Ai Zoom Nikkor
35-200mm F3.5-4.5S
絞り:F5.6
シャッタースピード:1/640sec
ISO:200
画質モード:RAW
ホワイトバランス:オート
D-ライティング:オート
ピクチャーコントロール:ニュートラル
撮影日 2011年3月

作例5

ニコンD700 Ai Zoom Nikkor
35-200mm F3.5-4.5S
絞り:F4.5開放
シャッタースピード:1/400sec
ISO:200
画質モード:RAW
ホワイトバランス:オート
D-ライティング:オート
ピクチャーコントロール:ニュートラル
撮影日 2011年3月

作例4と5はポートレートの作例です。作例4は広角端35mmによる作例で、F5.6で撮影したものです。ピントの合っているところは、周辺まで十分なシャープネスがあることが分かります。ボケ味については悪いレベルではないものの、若干ざわついた印象があります。作例5は望遠端200mmによる作例で、絞り開放で撮影したものです。ピントの合ったところはちょうど良いシャープネスを持ち、特に髪の毛の再現性を見れば、十分な解像力を持っていることが理解できます。また、ボケ味はビネッティングの形が、比較的くっきり出ており、若干二線ボケの傾向が表れています。しかし、当時の高倍率ズームとしては、良好なレベルであると思います。

それぞれの作例から分かるとおり、Ai Zoom Nikkor 35-200mm F3.5-4.5Sは、風景写真はもとより、ポートレートもこなす実用的なレンズであるといえるでしょう。

5、関根淳という人

関根さんは、私にとって、新人の頃からお世話になった良き先輩です。新人の頃は写真を撮りに行ったり、カメラ屋巡りをしたり、飲みに連れて行っていただいたりと、とても良くしてくださいました。関根さんの趣味は、写真と天体観望でした。また、天体望遠鏡、双眼鏡のコレクターでもありました。関根さんは質実剛健で性能追求型の思考を持っておられました。関根さんは常に、勤勉にこつこつと働いて、買いたいものも我慢してまで、天体望遠鏡のコレクションに心血を注いでいたのです。したがって、普通の人が持っていないようなスペックのもの、特殊なものをお持ちでした。特に天体望遠鏡では、当時まだ、ベルリンの壁があった頃、東独のツァイス・イエナ製の10cm屈折望遠鏡を、清水の舞台から飛び降りたつもりで、輸入したほどです。この望遠鏡はマニアなショップを通して輸入してもらったらしいのですが、関根さんは日本で4人目の購入者だったそうです。望遠鏡のスペックや性能もさることながら、この望遠鏡の質実剛健ぶりはすごいものでした。本体も相当な重さなのでしょうが、ピラー(望遠鏡を備え付ける台)だけで、なんと80kgもあるというのです。これを組み立てて運ぶのですから、関根さんの天体望遠鏡に対する情熱は想像を絶します。また、双眼鏡も面白いものをお持ちで、今のお気に入りは旧ソ連製のTENTO 7x35だそうです。この双眼鏡は旧ソビエトを訪れたとき、露店で売っていたものでした。「-20°Cでも動く」と言われて買ったらしいのですが、常温ではフォーカスがガタガタで使えない。どうも、「-20°Cになるときちんと動く」と言うものだったらしいのです。まさに、「できの悪い子ほど可愛い」のだそうです。

そんな関根さんですが、今日は数あるエピソードから関根さんらしい逸話を紹介します。30年ぐらい前の話です。当時の関根さんは、写真レンズの設計という業務上の必要性もあり、ポートレート写真用にレンズを購入しようとしていました。レンズは、なんとAi Nikkor ED 200mm F2S (IF)。購入したのは池袋の量販店、数十万円にもなる買い物です。少しでも安く購入するため、私も価格交渉の手助けをしようと思ったのです。私は量販店の売り場で待ち合わせをしていました。当時、池袋の駅前から店までは歩いて3分ぐらいあり、休日と言うこともあって、街は人で溢れ返っていました。関根さんが待ち合わせ場所にこられて、交渉開始。買値が決まって支払いの際、私は唖然となりました。関根さんは、ジャンバーのポケットに、数十万の現金をはだかで放り込んで来たのです。その状態のまま、満員電車に乗り、決して治安のよくない混雑した街中を歩いて、ここにきたのです。関根さんはまったく気にしていない様子。なんて肝の据わった、度胸のある方なのでしょうか。私ならば、数万円の現金であったとしても、しっかりバックの奥底にしまって、神経をピリピリさせながら来るに違いありません。まさに大物と言うにふさわしいエピソードです。

そんな大胆で、器の大きい関根さんですが、その後、写真レンズの設計からはなれ、現在は最先端の光学技術を活かした、新技術の開発・研究を行なっています。きっとニコンの将来を支える技術を生み出してくれるでしょう。