Nikon Imaging
Japan

第七十一夜 Ai Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5S

小型化と組織再編に翻弄された標準ズーム
Ai Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5S

第七十一夜はF3の時代までさかのぼり、新生ニッコールの申し子Ai Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5Sをご紹介します。Ai化と共に新設計ニッコールレンズを大量投入した時代の申し子Ai Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5Sとはどんなレンズなのでしょう。また、どんな開発秘話があったのでしょう。今夜は会社の組織再編の荒海の中で生み出されたAi Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5Sの秘話を掘り起こします。

佐藤治夫

Ai Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5Sの変遷

まずはAi Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5Sの変遷を追ってみましょう。1983年にAi Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5Sが発売されます。ちょうどF3HPやFM2などの新生ニコンカメラの交換レンズとして誕生しました。初期のAiニッコールは既存のnewニッコールレンズのお面換えでした。しかしF3やEMが発売される80年代になると、スペックアップした新設計のAiニッコールがたくさん開発されるようになります。このレンズもそんな時代の中で開発された一本でした。その後AFの時代が到来。評判の良かったAi Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5Sは光学系を流用して、1986年にAi AF Zoom Nikkor 35-105mmF3.5-4.5Sに進化します。そしてAF時代も創成期から円熟期に向い、このレンズも光学系不変で鏡筒のデザインがリニューアルされます。その結果1991年に1.5操作と称されたズーム機構(直進ズーム+ピントリング)を持ったAi AF Zoom Nikkor 35-105mmF3.5-4.5S(NEW)が誕生するのです。そして1994年、光学系を一新してIF化したAi AF Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5D(IF)の発売によってその役目を終えます。販売期間は約11年間、ニッコールとしてはロングランだったと言えます。

開発履歴と設計者

Ai Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5Sの光学系を設計したのは、開発当時研究所第一研究課に所属していた高橋友刀氏です。高橋氏は元々光学設計ソフト開発、特にオプティマイズ(自動設計)の専門家でした。「レンズ設計―収差係数から自動設計まで」という著書は高橋氏の手によるものです。当時の高橋氏は日々光学理論の追求とソフト開発に勤しんでいました。研究所には脈々と続く、強力な内製光学設計ソフトがありました。高橋氏はその開発の一端を担っていたのです。そんな高橋氏がカメラレンズを設計することになった背景は、実に深い理由があったのです。

その昔、日本光学工業(現ニコン)には光学設計開発に携わっている方々が、事業部ごとに散らばっていました。当然、各々の設計者は製品に特化し、深堀してその道のプロフェッショナルになっていたのです。しかし、それではグローバルな視点が少々弱い。自分の専門以外の光学系は、世の中には星の数ほどあるわけです。今まで越えられなかった壁を違う視点で見る。そんな柔軟で幅広い知識が必要な時があるのです。そこで社内の光学設計者を一つに集結させるという、古くから脇本先生が考えていた組織構想がついに実現したのです。特に写真レンズは古くから研究所と事業部の二つの部門で光学設計をしていました。その二つの部署を一つに統合する。そんな組織再編の時、ドラマが生まれたのです。今まで最良の設計解が見つからなかったズームレンズ、そのレンズをお題に両課のエキスパートによる光学設計コンペをする。そしてその結果でリーダーを決める。今でこそ設計コンペは当然の様に行われますが、当時は「一つの製品に一人の設計者」が当たり前の時代でした。ところが今回は二つの課がエキスパートを出し合って競い合うのです。そのお題が「35-105mmF3.5-4.5」でした。もちろん、光学性能の目標、大きさの目標、その他多くの制約条件がありました。特に重い制約が「アタッチメントサイズ52mmφ必達」でした。御存じのとおり当時のニッコール交換レンズは、アタッチメントサイズを出来うる限り52mmφに統一していました。これが実はすごい足かせだったのです。35-105mmズームレンズは、当時の商品企画では常用標準ズームという位置付けでした。当然フィルターサイズは52mmΦだ!ということになったのです。そしてコンペの結果、高橋氏の設計案が勝利しました。高橋氏は35-105mm以外にも、その後開発される35-135mm、35-200mmのレンズタイプも開発しました。そして初めに製品になったのがAi Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5S。高橋氏はそれらズームレンズを開発した功績で、新組織「光学部第一光学課」のマネジャー(課長)になります。試作量産は周りの支援もあり順調に進みました。Ai Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5Sは光学系を流用してAFの時代まで長きに渡って生産され続け、皆様に末永く愛用していただいたのです。

それではAi Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5Sの開発履歴を見ていきましょう。設計は1981年頃開始され、1982年の桜も芽吹く春に試作が開始されます。その後、若干修正改良して再試作を行いました。この当時は試作を数回重ねることは日常茶飯事で、特別なことではありませんでした。そして、1982年夏に量産を開始。そして満を持して発売されたのが1983年4月。春の知らせが届くころに発売開始されたのです。

レンズ構成と特徴

図1 レンズ断面図

それではAi Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5Sの断面図(図1)をご覧ください。少々難しいお話をしますがご容赦ください。このレンズは高倍率標準ズームのスタンダードなレンズタイプである正負正正(凸凹凸凸)の全群移動4群ズームタイプでできています。このレンズタイプは高倍率標準ズームの創成期において、とても意欲的なズームレンズの一つでした。レンズ構成図をご覧ください。フォーカス群の1群以外の群は各々がヴァリエータとコンペンセータの役目を持ち備えており、役割を特定することが難しいです。しかし、あえて特定するのであれば、最も変倍に寄与している2群がメインヴァリエータでしょう。3群と4群はヴァリエータとコンペンセータの役割を持ち備えていると考えることができます。また、3、4群合成でマスターレンズを構成していると見ることができます。3、4群の移動軌跡は、変倍時の間隔変化による像面湾曲の変動を補正するフローティング効果を応用したものとみることができます。したがって、大まかに見ると凸凹凸の3群構成ズーム+フローティングという姿が見えてきます。皆さん、ここでなにかに気が付きませんか。標準ズームの先祖をさかのぼると必ず樋口氏の姿が現れます。ここにも43-86mmズームの血が脈々と流れていることに気づきます。樋口式ズームレンズのDNAは世界中に広まっているのです。

それではこの凸凹凸凸4群ズームは他のズームレンズと比較してどんな特徴があるのでしょうか。現在では防振群の配置のやり易さから凸凹凸凹凸5群ズームに主役の座を奪われたように見えます。それでは4群ズームと5群ズームを比較してみましょう。

実は4群ズームと5群ズームの違いは、凸凹凸3群ズームのマスターレンズである3群凸群を凸凸に分けるのか、凸凹凸に分けるか、の違いだと言えます。先に記したように4群ズームのマスターの凸凸の間の移動は変倍というより収差補正、フローティングのための移動と言って良いです。極端な言い方をすれば、変倍に関しては実質3群ズームだと考えられます。ということは大きなズーム比を持つためには大きな移動、全長変化が必要になるということです。ところが5群ズームのマスター群は、凸凹凸のトリプレット構造になっていますから、真ん中の凹を動かすことで変倍効果が発揮できます。従って、4群ズームに比べて各群は少ない移動、少ない全長変化で大きなズーム比を達成することができます。

ここまでの話では5群ズームの方が優れているように思いますが、然に非ず。問題は小型化です。4群ズームは広角端が最も小さくなり、3-4群の間隔や総厚も比較的小さく薄くすることが可能なのです。ところが5群ズームはトリプレット構造の3、4、5群が厚肉化するために、小型にならないのです。4群ズームに比べて、押しなべて広角側が長く大きく、望遠端が短めになります。その点でも次世代の43-86mmズーム、35-105mmが4群ズームを選択したことは成功だったのです。

さて、それではAi Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5Sの収差的な特徴を見ていきましょう。まずは、広角端の35mm時です。一目して言えることは収差のまとめ方が美しいこと。と言っても分からないですね。まず球面収差は量的には一般的な量ですが、模範的なフルコレクション。コマ収差は非対称性分が少なく、フレアーは球面収差の軸外成分が残っているだけだと考えられます。サジタルコマ収差も少ない。非点収差も像高9割までは非常に少なく、最大画角付近でメリジオナル、サジタルの乖離が発生します。像面湾曲の補正も球面収差の発生量とのバランスが保たれています。要は、各収差量は若干残存しているが、その残し加減が絶妙だということです。また、歪曲は無限遠では-4.6%程度ですが近距離で-1.4%まで減少します。次に中間焦点距離ですが、徐々に球面収差が変化し、焦点距離70mm当たりではオーバーコレクションになります。またそれに合わせて像面湾曲も激減します。コマ収差もさらに減少し、高解像力が期待できます。歪曲はプラスに変位します。唯一残念なことは球面収差がプラスに変位することです。この補正は後ボケのボケ味に好ましくないですが、半絞絞りから一絞り絞り込むことで改善できると思います。最後に望遠端105mmです。望遠端で特徴的なことは球面収差の補正状態です。口径の7割程度までほぼゼロに保たれ、その外側は徐々にマイナスの球面収差が残存していきます。像面湾曲も周辺に向って最周辺まで単調にマイナスしています。まさにこの収差補正状態は、三次元的描写特性を良好にする傾向を持っています。歪曲は+2%程度でズームレンズとしては標準的な量です。

次に点像の状態を観察しましょう。広角端では収差補正の傾向がそのまま点像に表れています。点像の核は大きめですがまとまりが良く、像高7割近傍まではほとんどサジタルコマフレアーも目立たず、点よりも丸に近い形状です。さすがに最大画角近傍はサジタルコマフレアーが発生して、カモメのような点像になっています。中間焦点距離では小さな核にフレアーが取り巻き、軸外では外コマ傾向が徐々に強くなります。望遠端になると、フレアーが激減しますが、やはり外コマ傾向は残存します。

それでは次にMTFを観察しましょう。無限遠から撮影距離数メートルの時の特性を観察すると、各焦点距離域で10、30本/mmのコントラストは申し分ないです。広角端の30本/mmの値は比較的端まで均一ですが、最周辺で急落します。これは設計思想だと考えられます。高橋氏はきっと端ギリギリまで均一なコントラストの再現を目指されたに違いありません。そして、そのしわ寄せがごくごく最周辺サジタル像面に表れています。中間焦点距離は10本/mmのコントラストが若干下がります。これは主にオーバーコレクションの球面収差成分起因のフレアーの影響です。逆に中心近傍では30本/mmの値が高値を示します。望遠端は中心から面積70%の領域では非常に良好で、10、30本/mmのコントラストは単焦点を凌いだ性能でした。しかしながら最周辺が極端に悪いというわけではありません。徐々にコントラストが低下していく様なイメージです。むしろ自然に感じる描写特性と言えます。

実写性能と作例

次に遠景実写結果を見ていきましょう。各絞り別に箇条書きに致します。評価については個人的な主観によるものです。参考意見としてご覧ください。

広角端35mm時

F3.5開放

中央部分は若干フレアーがあるものの、解像力があり立体感もある。周辺にいくにしたがって、フレアーと色にじみが若干発生する。しかし、コーナーギリギリまで解像力は保たれる。しかし最大画角位置で急落する。急落はするがコーナーギリギリまで良像をキープしているところは好感が持てる。

F4~5.6

F4に絞り込むことによってフレアーが減少し、特にセンターはさらにシャープになり、コントラストも上昇。コーナーはあまり変化しない。F5.6で周辺までシャープネスが向上。

F8~11

F8ではさらに解像感が増す。F11ではごく周辺を残して満足する画質になる。

F16~22

画面全体がさらに均一な描写になるが解像感低下。回折の影響で解像感を若干損ねる。

中間焦点距離50mm時

F3.8開放

広角端に似た描写だが、解像力がさらに向上した印象。センターはプラスの球面収差のせいか若干フレアーがある。しかし解像力はある。色収差が減少するため、色にじみがほぼ解消。やはりごくごくコーナーは解像力が低下する。ボケ味が固い印象。二線ボケが目立たぬように注意したい。

F5.6~8

F5.6に絞り込むことによって、フレアーが少なくなり、コントラストが上昇。ごく端を除いて高精細な画像に化ける。F8ではさらにシャープネスが向上する。画質の傾向は同様。

F11~16

画面全体が均一な描写になる。コントラストがさらに向上。F11が全絞り中最も良い画質。風景写真にはF11が好ましい。コーナーも改善。F16では若干解像感が低下。

F22~23

画面全体がさらに均一な描写になるが解像感低下。回折の影響で解像感を若干損ねる。

望遠端105mm時

F4.5開放

センターから周辺までは若干フレアーが発生。コマ収差、色収差の影響もあり若干解像感も低い。しかし、この柔らかい画質、周辺まで均一な描写はむしろポートレートに適しているかもしれない。

F5.6~8

少し絞り込むことによって解像感・シャープネスが増す。コーナーまで均一で好感が持てる。なぜか、後ボケが固くなる。

F11~16

F11でフレアーがほぼ消え去り、さらにシャープになる感じ。画面全体が均一な描写になる。F11が全絞り中最も良い画質。風景写真にはF11が好ましい。F16では若干解像感が低下。

F22~32

画面全体がさらに均一な描写になるが解像感低下。回折の影響で解像感を若干損ねる。


どのポジションにおいても、シャープネスを期待するならF8~11の絞りで使用すると良好な結果を得られるでしょう。また、ポートレートで使用するならテレ端の開放付近の開放絞りで使いたいところです。

それでは、作例写真で描写特性を確認してみましょう。

今回の作例もレンズの素性を判断していただくためにあえて特別な補正、シャープネス・輪郭強調の設定はしておりません。

作例1

ニコンD800E Ai Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5S(35mm相当)
絞り:F3.5開放
シャッタースピード:1/1000sec(‐0.3EV)
ISO:400
画質モード:RAW
ホワイトバランス:晴天日陰
D-ライティング:オート
ピクチャーコントロール:ポートレート
撮影日 2018年5月

作例1は広角端35mmで絞り開放F3.5の時の作例です。木塀の様子、顔や髪の毛などを見ると、充分なシャープネスは持っていることが分かります。中間部分、周辺も破綻は無い様子が読み取れます。中心、中間、周辺と同等の描写が保たれています。しかし、コーナーのごく周辺では像が急激に劣化します。特に後ボケのボケ味は残念ながら固めです。しかし、色にじみは少なく好感が持てます。

作例2

ニコンD800E Ai Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5S(50mm相当)
絞り:約F4・開放
シャッタースピード:1/4000sec(‐1.0EV)
ISO:400
画質モード:RAW
ホワイトバランス:晴天日陰
D-ライティング:オート
ピクチャーコントロール:ポートレート
撮影日 2018年5月

作例2は50mm近傍、開放F4相当で撮影した作例です。良好なシャープネスを持っています。後ボケは一般的なズームレンズと同等で少し固めでしょうか。しかし色にじみは少なく好感が持てます。

作例3

ニコンD800E Ai Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5S(70mm相当)
絞り:F4.5開放
シャッタースピード:1/500sec(‐1.0EV)
ISO:400
画質モード:RAW
ホワイトバランス:晴天日陰(+色温度を調整)
D-ライティング:オート
ピクチャーコントロール:ポートレート
撮影日 2018年5月

作例3は望遠端105mm近傍、開放F4.5時の作例です。このポジションも良好なシャープネスを持っています。ボケも素直で好感が持てます。発色も良く色収差の少なさが感じられます。

作例4

ニコンZ 7 FTZ Ai Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5S(50mm相当)
絞り:F4開放
シャッタースピード:1/4000sec
ISO:100
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:風景
撮影日 2019年7月

作例4は50mm近傍、開放F4時の作例です。シャープネスもさることながら、周辺光量も十分あることが分かります。発色も良く色収差の少なさが感じられます。

作例5

ニコンZ 7 FTZ Ai Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5S(45mm相当)
絞り:F3.8開放
シャッタースピード:1/6400sec
ISO:100
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:風景
撮影日 2019年7月

作例5は広角端45mm近傍、開放F3.8時の作例です。シャープネスもさることながら、周辺光量も十分あることが分かります。ゴーストは出ていますが、この時代のものとしては優秀です。ゴーストも使い方で毒にも薬にもなります。フレアーも少なく発色も良いです。

作例6

ニコンZ 7 FTZ Ai Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5S(50mm相当)
絞り:F4開放
シャッタースピード:1/500sec
ISO:100
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:風景
撮影日 2019年7月

作例6は50mm近傍、開放F4時の作例です。シャープネスも十分であることが分かります。後ボケのボケ味も良いです。フレアーも少なく、色収差の影響も少なく発色も良いです。

作例7

ニコンZ 7 FTZ Ai Zoom Nikkor 35-105mm F3.5-4.5S(50mm相当)
絞り:F4開放
シャッタースピード:1/320sec
ISO:100
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:風景
撮影日 2019年7月

作例7は50mm近傍、開放F4時のボケ味確認用の作例です。あえて厳しい格子柄の背景を選びました。後ボケの破綻がなく、まずまず使えそうです。軸上色収差の影響も少なく良好です。

高橋友刀というひと

日本光学工業(現ニコン)に入社したての新人の頃、高橋さんは私の直属の上司でした。当時の高橋さんは怒った所を見たことが無いほど温和で良く笑う紳士でした。当時マネジャーだった高橋さんからは光学設計の指導を受けた経験はあまりないのですが、私の突拍子もない提案を親身になって聞いてくださいました。また、随分わがままを言わせていただいたのですが、常に親代わりになって守って下さったのだと思います。24-120mmの提案の時は一緒に取締役に直談判してくださり、特別に臨時オーダーを出してくださいました。私の処女作の24-50mmも高橋マネジャーの許可印で図面が出図されています。私には信頼できる良き上司でした。高橋さんの専門は前記しましたが、光学ソフトの開発です。もちろん幾何光学、波動光学のエキスパートです。特に自動設計に造詣が深く、当時最新鋭の自動設計(自動修正)ソフトの開発者でした。35-105mmも自作の自動設計ソフトを駆使して設計されています。しかし自動設計と言っても、当時は全然「自動で設計ができる」なんて代物ではなかったのです。現在はAIが開発され可能性が飛躍的に上がりました。近未来には本当にボタン一つで設計できる時代になるかもしれません。しかし30年前は非力でした。きちんと初期値とターゲット、ウェイトを設定し、rdnの変化を計算、力技で追い込んでいく、そんなイメージでした。高橋さんはその開発過渡期研究者だったのです。そんな高橋さんとの思い出話を一つお話しします。

高橋さんの若かりし頃のお話です。高橋さんは結婚して都内の社宅に住まわれていました。しかし、なんと間取りが気に入らなかった高橋さんは、実力行使とばかりに、社宅の柱を1本抜いて壁を取り去ったそうです。当時の社宅は庭付き木造平屋建て。二棟つながった昭和の典型的な日本家屋でした。4.5畳と6畳の部屋を一つにしたかったらしいのです。私がいざ社宅に入ろうと思った時にそんな話を伺ったのです。「…しかし、それって構造上、強度上まずいのではないのでしょうか?」と私。「いやぁ、大丈夫でした。現にまだ建っていますよ(いまだに倒れていないという意味)。」と高橋マネジャー。結果大丈夫だったようです。しかし大胆なことをするものです。もちろん許可は得ているのでしょうが、普通はここまでやらないですよね。その時私はこの社宅(棟)だけは入るまいと思いました。またそれと同時に、この発想と実行力が仕事の原動力なのだと感心したことを覚えています。

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