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蔡司镜头xx: Hologon——至简 至繁 [转贴 2010-06-22 19:11:17]   

 

     Hologon 镜头以极广角和{zgj}的畸变纠正闻名,从它精简和紧凑的程度看上去,让人觉得似乎当今光学技术难以达到。

   Hologon使这一切成为可能,天才的格拉策尔提出新一代极广角对称结构的设想,结构看上去非常简单,但是制造却异常复杂和困难,以当时的眼光来看,生产出体积小巧但是镜头边缘曲率小的镜头几乎是不可能的。在这种情况下,两个不同类型的Hologon项目相继启动,其中之一后来成为了另一种结构合乎逻辑的革新和发展。

  一切开始于1966年,埃哈尔·格拉策尔和汉斯·舒尔茨获得了德国专利局第1241637号专利。紧接着,他们又于1967921日申请了美国专利. 关于极广角镜头的计算和设计,取决于三片分开的镜片,f8的光圈值与110度的视角为特色,其代表就是在24x36mm画幅上的15mm镜头.

  格拉策尔巧妙的设计包括两片几乎半球形前后镜片(前组镜片要大一些),中间以一个球形镜片相连,与前后镜片接触非常紧密. 因为这样一来没有足够空间留给来设计一个光圈控制结构来作为分割中央球形区域,作为亮度和焦距以及畸变控制的折衷选择.Hologon结构直接使用了f8的固定光圈.这个看似简单xx的结构,最终却证明是留给制镜工人的恶魔陷阱.工人们被要求在坚硬的高折射玻璃上研磨出细小的镜片形状和达到物理极限的镜片曲率,结果就是造成了大量的废品和工人们的抱怨. 因此,目标设想把hologon 15mm f8 装在Zeiss Ikon生产的固定式卡口的特殊照相机上(这种相机通常用于科学用途)并使用一个内置水平泡的外部取景器,并设置对焦于超焦距位置(常规允许弥散圆0.03mm)使得可用景深从0.5m延伸至无穷远。







     Hologon 作为xx的结构,高度纠正了镜头光学结构慧差,球形象差,象散,色散,场曲,更不用说xx为零的畸变. 然而,作为对称结构的特点,暗角xx是Lambert法则的演绎.作为最迫切需要解决的目标就是纠正边缘失光.Contarex Hologon 使用了特殊设计的中灰镜, 从而减少了镜头中心部分2档曝光,从而xx平衡了整个象场内的光线均匀程度.中灰镜有两个接脚,一个只接在镜头上另一个接在滤镜卡口上。这个中灰镜本身就是一件精巧的艺术品: 一般人们认为降低进光的效果主要是在镜片玻璃上的一种阻滞材料所带来的,但如果把Hologon的中灰镜从滤镜卡口上挪开的话,你会发现实际上是两片精巧的凸透镜玻璃,这种结构决定了降低进光量的效果.(这种结构也适用于Leica M版本)

  Contarex Hologon 取得了成功,尤其是在新式广告摄影用户群体中——除了没有测光,对焦和必须用一个枪型手柄和快门线. 19691975年之间, 它在制作了很小一批之后就不再生产了,大约只有2000.与此同时,徕茨·威茨勒公司对于这些紧凑得可以放进口袋的超广角镜头非常感兴趣.于是他们向蔡斯官方要求订做一批特殊的,带对焦环但并不与测距仪耦合的Hologon镜头供徕卡M卡口使用.蔡斯同意了他们的要求,挑选了一批Hologon 15mm镜头装上特殊的外部框架结构,并涂上黑漆。







    Zeiss一共生产了6个原型Hologon 15mm f8镜头: 2个Zeiss Ikon Hologon (编号2584452-2584453),4个Leica M口(编号No.2592205-2593021), 原型镜头号码分别被设置为10,41,75,10,48,16.


     Zeiss生产的2000只Hologon 镜头,可以粗略分为以下三个批次:

  a.1969年生产了500只(编号No.4814293-4814792)

  b.1970年生产了500只(编号No.4851137-4851636)

  c.1971年生产了1000只(编号No.5098518-5099517)

  根据徕卡的生产记录,Hologon 的Leica M卡口镜头正式生产了500个 (编号5745846-5736345)

然而,考虑到Leica M卡口Hologon镜头(下文用Hologon – M代替)极其稀少的数量,目前坊间流传两种不同说法:

  a. 500个Hologon- M的计划已经进入生产议程,但是并未被真正完成

  b. 500个 Hologon- M已经生产完毕,但是由于某些原因,只销售出去其中一部分

  通常认为,Hologon – M的存世量大约在150-350个之间,这个说法得到了历史销售情况记录的支持。根据镜头的编号,可能是获悉 Hologon – M真实情况的一个有效途径。从最晚期的编号看,从No.5745846开始, Hologon 15mm f8镜头对焦距离从20厘米到无限远,并配置一个与Contarex Hologon的结构xx一样的外部取景器,装在机身顶部的热靴上.从徕卡M5的早期销售宣传册的图片上,大家可以观察到崃卡编号的错误,上面的镜头编号 25xxxxx赫然在列。这个编号应该是Zeiss Hologon原型镜头,属于特别用于镜头原型制造的编号里面. 实际上当时Zeiss实际生产的编号已经是是57xxxxx了。

  关于Hologon镜头的收藏信息姑且就先说到这里,笔者后来发现Hologon有进一步发展的迹象.

  1970年4月13日, 埃哈尔·格拉策尔以自己的名义,与海因茨·迪特尔·舒尔茨, 汉斯·李·舒尔茨(已故)共同提出了一个新的计划来重新改进Hologon. 保持{zd0}光圈亮度的为f8, 一个120度视角版本,一个110度视角版本,一个经典的90度视角版本. 彼此通过不同折射率的光学玻璃来改变光学性能,而并非采取设计不同的镜面曲率半径的方式来达到目的。

  格拉策尔的Hologon设计稿第二稿明确显示了 Zeiss Hologon的三种不同版本: 120度视角,110度视角(与量产版相同),90度视角。三个版本的不同之处在于使用的光学玻璃的折射率所带来的象场视角的渐次提升,同时,前后组镜片大部分暴露在外以及精简的内部镜片设计起到了降低色散的效果。

  下图显示了Hologon三枚镜片的奇特结构,尤其值得注意的是中心镜片的膈膜瓣结构起到了控制通光量的效果,当然,它也极其难于制造,研磨过程中造成了相当可观比例的废品。


  在文森特·加伯先生的合作下,笔者根据格拉策尔博士所未能实现的计划,设计出了Hologon三种原型镜头的准确规格和参数。

  {dy}种设计是 90度视角的Hologon 21mm f8, 这种经典光学结构对于超广角旁轴相机而言可以提供优异的光学素质。


  第二种设计是110度视角的Hologon 15mm f5.6,与量产版的具有相同的焦距和象场视角,通光量达到了f5.6。通过寻求更大的通光量,使得在使用中灰镜时有更多的光线富余(f11而不是f16).

  第三种设计是120度视角的 Hologon 12.5mm f8 , 这个规格是格拉策尔所极力追求的,但是{zh1}折衷成了110度视角—也许,这是为了降低镜头边缘失光的程度以及避免使用超过两档的中灰镜。这个规格是三种设计里最特别的。


    不幸的是,Zeiss Ikon斯图加特公司(Zeiss相机制造部门)当时正处于长期的负债亏空之中,Zeiss总公司急欲脱手这个烫手山芋,如此一来,Hologon镜头生产难以为继,至于改进型Hologon镜头的研发项目仍然停留在蓝图阶段,90度和120度镜头成品遥遥无期. 但是,当时Hologon 110mm f8 110度视角原型镜头已经横空出世并引出了一系列问题: 这个装有Compound气动快门的镜头与经典Hologon结构并不相同,中心部分过长,与人们熟知的Hologon镜头结构比例xx不同。不仅仅是外表,镜头前后组镜片的曲率与传统结构也并不对应。我们都知道,Hologon 110mm f8镜头是为13×18cm(欧版5×7规格)相机设计,但是从当时研制镜头的文献解读结果来看, Hologon这个名号被用于基于90度视角的Super-Angulon结构镜头的改进型号上面。用于林好夫13×18cm 规格的Hologon 110mm f8 110度视角镜头于1966年试制成功了2只原型镜头以用于实验目的,其中之一,镜头编号 No. 2583337如下图所示.
     Hologon 110mm f8 110度镜头2006年11月的售价是30000欧元(是的,你没看错,的确是3万欧元!) 令人好奇的是后中央快门的安置, 因为正统的Hologon结构无法提在轴心方向安置任何快快门.此外,从外形来看,此镜头中央管状结构似乎太狭窄了以至于不符合镜片比例.

  在110度视角规格的Hologon 110mm之外,Zeiss还有一只能覆盖13x18cm的90度视角Hologon 110mm f8。 90度的Hologon结构与经典Hologon结构截然不同,反而更接近于Super Angulon的结构. Hologon 110mm f8 90度视角镜头可能也仅生产出原型镜头,因为从编号上看,属于Zeiss原型镜头编号序列25xxxxx. 它本为Linhof 13×18cm相机规格设计,Hologon 110mm f8。

  90度视角版本配置0号Compur快门, 镜片是5片4组,与110度视角的Hologon结构迥异。虽然两者结构不同,但编号却非常接近,如下图所示,110度版本编号是2583344, 90度版本编号是2583337,难免让人猜测到Zeiss当时对于这两个不同的Hologon设计项目正在同时进行着。
                                       左为110度版本,右为90度版本)




    {zh1},应该提一下日本京瓷推出了具有前瞻性的Contax G系统。京瓷要求Zeiss再次推出Hologon镜头,作为对商业竞争对手 Leica M的有力回应。(如大家所知,Leica M系统已经有Hologon镜头)

  由于制作工序的繁复导致的高成本,以及镜片后组距离焦平面仅4.5mm,而Contax G1的电子快门(与徕卡的布帘快门不同)没有预留足够的空间,复活原来的15mm的Hologon镜头已经不可能。 Zeiss不得不重新设计Hologon镜头把焦距定位于16mm, 并且把结构复杂的单片镜片分成两片镜片分别制作,目的是为了简化制造工序。

  笔者对比过Hologon 15mm f8和Hologon 16mm f8的结构,后者的前两片镜片分别分成了两片玻璃的粘合,目的是降低工序的复杂程度并且在提供更多光学校正的调整余量。从这张图上我们可以很清楚的得知 Hologon 16mm的在结构上的变化。




    Hologon G 16mm镜头延续了Hologon 15mm的光学表现,但是在拍摄中保持水平需要格外的小心,水平泡内置于取景器中并且只有在气泡明显偏离水平状态时才能看清楚偏离,不过,小心别把你的手指拍进去!

  Hologon G 16m f8镜头如它的前辈一样,装上中灰镜进光量变成了f16. 在1994到1997年间一共制造了7587枚,编号从No.7491024到8122420,在Contax G卡口的镜头中这是个很普通的销售成绩。


    通过Hologon 16/8与Hologon 15/8的MTF曲线对比,虽然Hologon 15/8的10mm线对和20mm线对曲线极不寻常的低(数据测试于70年代)以至于笔者不禁怀疑起两者之间是否存在着一个不平等协议,但是,不得不承认Contax G Hologon略有优势。边缘失光的程度反映了对称结构的限制,必须采用中灰镜予以弥补。{zh1},我们可以看到,镜头畸变xx为零,这是只有在镜头保持水平拍摄情况下的特殊现象。  
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