この記事では、ニコンのミラーレス一眼Zマウントシステム用の交換レンズであるコンパクトな標準レンズZ 50mm F1.8Sの歴史と供に設計性能を徹底分析します。
さて、写真やカメラが趣味の方でも、レンズの仕組みや性能の違いがよくわからないと感じませんか？
当ブログでは、光学エンジニアでいわゆるレンズのプロである私(高山仁)が、レンズの時代背景や特許情報から設計値を推定し、知られざる真の光学性能をやさしく紹介します。
当記事をお読みいただくと、あなたの人生におけるパートナーとなるような、究極の1本が見つかるかもしれません。
レンズの概要
1959年に発売が開始されたニコン初の一眼レフカメラ「NIKON F」には専用の「Fマウントレンズ」が用意されました。
その後、NIKON Fシリーズは、激動の昭和から平成の終わる2018年まで一貫したマウント構造を維持しながら発展を続け、カメラと供に多くの銘レンズを発売し続けました。
さらに2018年以降は、ミラーレス一眼カメラとして進化したZマウントシステムへ移行し、新たな発展を続けています。
これまでに半世紀以上続くFマウント/Zマウントのレンズシリーズは、標準レンズである焦点距離50mm台のレンズも多数発売されました。
そこで、現在(2020年)でも入手可能なNIKONの標準レンズの分析をシリーズ化して行います。
現在、NIKONの標準レンズ(焦点距離50mm台)の製品は以下の製品が販売されています。
Fマウントレンズ
- AI AF NIKKOR 50mm F1.8D
- AF-S NIKKOR 50mm F1.8G
- AI AF NIKKOR 50mm F1.4D
- AF-S NIKKOR 50mm F1.4G
- AF-S NIKKOR 58mm F1.4G
- Ai NIKKOR 50mm F1.2S
※Ai 50mm /f1.2Sは在庫限り
Zマウントレンズ
その総数は実に8本と脅威的、しかもそれぞれに光学系は異なるようです。
なお、Zマウントレンズとも言われるNIKKOR Zは最新のミラーレス一眼カメラ用のレンズです。
Zマウントカメラは、例えば以下のような製品が発売されています。
Zマウントのカメラには、マウントアダプターを装着すると一眼レフ用のFマウントレンズなどを利用することも可能です。
逆にZレンズはミラーレス専用ですから、一眼レフのFマウントカメラには装着できませんのでご注意ください。
今回のレンズ
標準レンズシリーズの中で、当記事で分析を行うレンズはNIKKOR Z 50mm F1.8Sです。
今回はシリーズの第6回目、前回は2013年に発売の58mm F/1.4Gを取り上げ、3次元的にハイファイな設計について考えてみましたが「難しくてよくわかりま…(以下略)」でした。さて今回は、ついにフルサイズミラーレスの標準レンズZ 50mm f/1.8Sを分析します。
これまでにしつこく標準50mmは「ガウスだ」と説明したわけですが、ミラーレスカメラのレンズならば「撮像素子前のミラーが無い」ので、撮像素子のギリギリまでレンズが配置できるショートバックフォーカスの構造にすることが可能です。
すると伝統的なダブルガウスの構成はついに不要となるはずですが、さて一体どうなるのか？そこが注目すべきポイントです。
2018年ついにNIKONもフルサイズミラーレスへ参入しました。カメラ業界に陰りはあったもののSONYなどは勢いがありましたし、まだチャンスがありそうな空気の残るこの年に派手な製品発表イベントとともに登場したのが印象的でした。
私も当時、YouTubeで発表ライブ動画を見ました。NIKONの役員がだいぶ無理してスティーブ・ジョブズの真似みたいな製品説明をしていたのが記憶に残ります。
なお、見たのは最初の「チョコっと」だけですが…
ミラーレス化と供に不変と言われたFマウントもついに変更、Zマウントとして新たなレンズシステムの導入となりました。
ずっと、「Fマウントは不変」とは言われてましたが、増築構造のため色々な派生バージョンがあり初心者には理解しにくい状態でしたから新マウントへ変更して良かったと私は思います。
ついでに忘れてはならないのはこの時、実質的に終了していたNIKONの初ミラーレスのNIKON1も正式に姿を消したようです。
文献調査
公開されているレンズの構成図とビタリの特許情報が見つかりました。WO2019/220618の実施例9です。早速、再現してみたのですが、どうも何か記載がおかしいようで開示された近軸値と一致しません…NIKONさん、「もしや…」
確認の結果、ある場所の間隔値がおかしいことがわかりましたので、なんとか修正できました。
私の写し違いではないと思いますが、設計値は再現できましたので、早速性能を見てみましょう。
！注意事項！
以下の設計値などと称する値は適当な特許文献などからカンで選び再現した物で、実際の製品と一致するものではありません。当然、データ類は保証されるものでもなく、本データを使って発生したあらゆる事故や損害に対して私は責任を負いません。
恥ずかしい話ですが、マンションの壁をカビさせたことがありますが、防湿庫のカメラは無事でした。
設計値の推測と分析
性能評価の内容について簡単にまとめた記事は以下のリンク先を参照ください。
光路図
上図がNIKKOR Z 50 F1.8Sの光路図です。
レンズの構成は10群12枚、赤い面で示す第4レンズと第8レンズに非球面レンズを採用しています。
NIKONのフルサイズミラーレス一眼の第1段となる新世代レンズですからさぞかし特徴のある断面かと思いましたら、なんと中央部分は「ガウスです！やっぱりガウス」。
ガウスレンズとは、一眼レフカメラの標準レンズとして最も良く知られたレンズですが、このレンズの中央部分の第4レンズから第9レンズだけで見ると「ガウスレンズ」そのものですね。
そのガウスレンズの被写体側/撮像素子側のそれぞれに全体として凹レンズの屈折力を持つコンバーターを取り付けたような構成です。
SIGMA Art50mm並みの構成枚数で非球面レンズはむしろArtより多く、Fnoは1.8と暗くしていますから贅沢の極みのような設計です。
複雑な構成ではありますが、ガウスの前後の負レンズ群を配置しているので対称型の光学系と言えます。
しかし、標準レンズとしては、過去に見たことの無い構成ですから、ガウスを元にした新たなタイプを発明したと言う事なんでしょう。
縦収差
球面収差 軸上色収差
画面中心の解像度、ボケ味の指標である球面収差、画面の中心の色にじみを表す軸上色収差、ともに極限に近いレベルに抑えています。
58mm f/1.4のような味を求める方向とは変わって純粋に収差を抑えているようです。
像面湾曲
画面全域の平坦度の指標の像面湾曲についても単純に小さくなっており、比較的新しい2008年発売のf/1.8Gと比較しても半分以下でしょうか。
歪曲収差
ガウスの前後に負レンズ群を足した対称構造のおかげと思いますが、画面全域の歪みの指標の歪曲収差はほとんどゼロと言えるレベルです。
倍率色収差
画面全域の色にじみの指標の倍率色収差は、中間像高までのc線(赤)とf線(水色)が極小に補正され、グラフ上端になり最周辺の像高でもかなり小さくまとまっています。
一見、g線(青)が大きく見えますが、こちらは視感度が低いのであまり問題ありません。
横収差
タンジェンシャル方向、サジタル方向
画面内の代表ポイントでの光線の収束具合の指標の横収差として見てみましょう。
ひたすらに小さい…
SIGMA Art 50mm F1.4でも高性能で驚きましたが、Fno1.8と少し暗いとは言えさらにそれを下回る極小量となっています。
スポットダイアグラム
スポットスケール±0.3(標準)
ここからは光学シミュレーション結果となりますが、画面内の代表ポイントでの光線の実際の振る舞いを示すスポットダイアグラムから見てみましょう。
標準のスケールで見ると、画面全域のほとんどが略「点」であって、過去の伝統的なガウスタイプ50mm F1.8とは異次元の存在であることを感じますね。
スポットスケール±0.1(詳細)
さらにスケールを変更し、拡大表示したスポットダイアグラムです。
画面の周辺部の像高18mmから散らばりがわずかに目立ち始める程度で、絞り開放の状態から解像感の高さが期待できます。
MTF
開放絞りF1.8
最後に、画面内の代表ポイントでの解像性能を点数化したMTFによるシミュレーションの結果を確認してみましょう。
収差の少ない通り、開放Fnoの状態からビシビシに高いです。
過去の記事で昔のガウスタイプを色々と分析しましたが、スタンダードな構成と比較すれば周辺像高のMTFの山の高さは2倍ぐらいに向上しています。
小絞りF4.0
FnoをF4まで絞り込んだ小絞りの状態でのMTFを確認しましょう。一般的には、絞り込むことで収差がカットされ解像度は改善します。
確かにMTFは改善しますが、実用的な解像度は開放Fnoの状態とあまり変わらないでしょう。
良いレンズゆえに起こる現象ですね。
総評
ほとんど完全に収差を補正した夢の超高性能単焦点の誕生では？
NIKONが威信をかけた(と思われる)、最新最高の標準レンズと言える超高性能です。これなら値段も納得で、むしろお買い得に感じるぐらいです。
まさにミラーレス新時代の標準レンズを体現したと言うことでしょう。
画像処理による電子的な収差補正に頼る製品も増えるなか、純粋に光学技術だけで超高性能な製品を世に提供する、さすが世界のNIKON。
前代未聞の超高性能な標準レンズ、最後は皆様ご自身の手で実写を行い、分析されてはいかがでしょうか？
以上でこのレンズの分析を終わりますが、今回の分析結果が妥当であったのか？ご自身の手で実際に撮影し検証されてはいかがでしょうか？
それでは最後に、あなたの生涯における運命の1本に出会えますことをお祈り申し上げます。
LENS Review 高山仁
このレンズに最適なカメラをご紹介します。
当ブログで人気の「プロが教えるレンズクリーニング法」はこちらの記事です。
製品仕様表
NIKON NIKKOR Z 50 F1.8 S製品仕様一覧表
| 画角 | 47度 |
| レンズ構成 | 9群12枚 |
| 最小絞り | F16 |
| 最短撮影距離 | 0.4m |
| フィルタ径 | 62mm |
| 全長 | 76mm |
| 最大径 | 86.5mm |
| 重量 | 415g |
