镜事屋 · 伟大的落幕 · 蔡司凹玉 Ultron 50mm f/1.8
原作 Alice-Simulans，字节社获授权转载。
镜事屋专注于镜头专利分析，通过各大厂家放出的专利，分析其光学设计与材料运用，让我们得以窥见一枚枚镜头背后的故事。这一期，我们给大家带来了蔡司的 Ultron 50mm f/1.8 镜头的故事，希望大家喜欢。
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这也许是你能用钱买到的最细腻的 135 画幅 50mm 标准镜头
“Stray birds of summer come to my window to sing and fly away.”——《飞鸟集》
在谈镜头之前，我想先聊聊福伦达这个品牌本身。
福伦达——始创于大清乾隆二十一年的古老光学品牌，尽管历史悠久，但直到第二次世界大战之前都还只算是一家中等规模的二流光学厂商。准确的说，直到 1937 年，这家公司才浑浑噩噩搭上了 135 画幅的末班车。在此之前，它的相机产品线局限于中大画幅....镜头也只有那个 1900 年代以来一招鲜的 Heliar。
福兮祸兮，在这个世界上，好事变坏事而坏事变好事的例子太多。对福伦达来说即是如此，1939年二战爆发，德国两家最大光学器材厂 Zeiss 与 Leica 被强制征召转入军用并在后来与盟军的作战中被航空炸弹损毁殆尽。彼时福伦达虽也未能幸免，但好在较小的体量让其避免了重点攻击——这也为日后的辉煌埋下了注脚。
二战过后，德国工业百废待兴。两家相机巨头的基业几近全毁，一切都需要重新开始。而在剩下这些体积稍小的厂家中，大部分都如 Rodenstock 一样积极开拓副业——比如眼镜制造，这一成功的商业举措让罗敦斯德的员工数量在战后十年间翻了十倍。而另一小部分厂商——包括福伦达在内，选择向原有的熟悉领域不断深耕……事后的结果证明，这个决定既是成功的注脚，也成为了失败的伏笔。
起高楼
战后元气未有大损的福伦达通过便携机Vito迅速在市场上站稳脚跟，并以该款机型的成功网罗了一大批优秀工程师。通过一系列企划，他们决定推出一款可换镜头的系统相机，而该相机的直接竞争对手瞄准了 Zeiss Ikon Contax RF……这就是鼎鼎大名的至尊相机 ProminenT。
彼时 Zeiss Ikon 除了受战后重建产能不足的困扰外，东西两德间 ZF 的拉锯战也拖累了其市场表现。而同时期的 Leica 还在经历产能升级和缺乏优秀工程师的阵痛期。就在这样的三不管时期，福伦达至尊成功取得了一定规模的成功。至尊系统的成功直接将福伦达推向了巅峰！
福伦达的成功原因除了先进靓丽的机身之外，镜头也是一个不可忽视的因素。
Tronnier
在福伦达所网罗的一大批优秀工程师之中，Albrecht W Tronnier 的名字是最不能忽视的一个。这个宅男的一生就好像是福伦达辉煌历史的底气。窝在哥廷根的工作室里，他鼓捣出了 Nokton 的前组胶合消色差，Ultron 的矫正单色像差的创新空气镜片，Apo-Lanthar 的低色散和 Skopagon 的平像场……
这位的设计水平有多可怕呢？以 Ultron 50mm f/2 为例，Tronnier 本人宣称这枚镜头的单色光分辨率是传统 Cooke Triplet 结构的四倍之多。实际水准看起来也是如此，Ultron 在面对晚了五年且多一块玻璃加豪华用料的 Rigid Summicron 时也丝毫不落下风。
正是在这些铭镜的传奇表现之下，福伦达才有了今天敢于向蔡司争先的勇气。
这些神级优化的镜头也通过福伦达的精密制造能力才达到了今天所称赞的水平。
楼塌了
好景不长，1953 年徕卡正式推出M系统。这套系统的易用性远远超过福伦达至尊，哪怕后者所匹配的两枚标头素质远好于当时的徕卡对手。
在苟延残喘了数年后，降价销售的至尊系统的最后一根救命稻草被另一项产品压断——Single lens reflex camera（SLR，单镜头反光照相机，也就是后来俗称的单反）。与此同时，1955 年，蔡司基金会从制药厂舒灵手上收购了福伦达的全部股份。从此，这一百年品牌成为了蔡司的全资子公司。
蔡司收购福伦达的初衷主要可以分成两点：
1. 福伦达在电子控制帘幕快门上的开发进度远远领先于其它欧洲相机厂商。上世纪五十年代德国相机厂商已经意识到了日本人的可怕，并尽全力在技术方面保持领先。作为相机电子化的重要组成部分，电子快门受到了广泛关注。吃下了福伦达，就相当于在这一领域占得先机。别忘了同一时期蔡司基金会还持有专业 compur 快门制造商 Deckel 30% 的股份，该公司后来主导开发了 DKL 卡口系统。
2. 蔡司在 Oberkochen 的工厂缺乏精密制造能力——是的你没有看错，西德蔡司虽然从 Jena 带来了高级设计师，但却没能带来精密制造能力。这一软肋直接导致蔡司无法大规模量产五组七片结构的大光圈标准镜头，而与此同时福伦达的高精度制造水平在光学界有口皆碑——Nokton 50mm f/1.5 的成功足以说明原因，这枚镜头物侧的胶合元件是如此难以制造以至于在福伦达之前从来没有厂家敢于尝试。
在蔡司伟大光明正确的领导下，1958 年福伦达依托 Deckel 推出了新一代镜间快门单反相机 Bessamatic，作为定位于中端市场的产品，这台相机匹配着蔡司设计的标头 Septon 50mm f/2 和蔡司制造的 Sychro-Compur 快门，并在福伦达位于布伦瑞克的工厂组装。从此福伦达走入了浑浑噩噩的十年，一个被蔡司指手插脚不得安宁的十年。
自至尊系统于 1961 年停产后，福伦达便一直缺少原厂设计的大光圈标头……
Icarex
1966 年，在伟光正的蔡司带领下，福伦达先后推出的 Bessamtic 和 Ultramatic 都不出所料的遭遇到了失败，此时的 Zeiss Ikon/Voigtlander 已奄奄一息。为了挽救德国相机业，蔡司被迫批准放行了一个四年前被否掉的原型机——Bessaflex。
这台 Bessaflex 在实际生产中换了个很蔡司的名字——Icarex，相比前作 Bessamatic，这台相机改用了横走布帘快门并加入了多项容易上手的功能。总之，从各方面看起来，这台价位适中的相机完全具有与日本对手一较高下的能力。
这个新系统采用了一种奇特而复杂的锁环式卡口，被称之为 BM（Breech-Lock Mount）。在这时，Zeiss Ikon/Voigtlander 旗下拥有了高达五种不同卡口的相机系统（Contarex，DKL，Icarex，Contaflex，Contaflex 126），这对营销来说显然是灾难性的：混乱的产品线，错综复杂的定位……250 年老店的崩溃看起来已并非遥不可及。
在 1966 年 Icarex 相机推出的同时，福伦达公司的首席光学设计师 Tronnier 也收到了一项指令——开发一款能够替代 Septon 50mm f/2，光圈值在 f/1.9 以便能与日本厂商的产品竞争的标准镜头。终于在 1968 年 Photokina，ZIV 发布了全新一代标准镜头，Ultron 50mm f/1.8。
进入正题：
本专利申请于 1968 年 6 月 14 日，申请单位为福伦达 AG。发明人 Albrecht Tronnier，Joachim Eggert，Fritz Uberhagen。
专利提到传统的双高斯结构镜头，在大多数情况下可以有效控制与光圈值相关的高阶像差，这种修正效果仅在轴上区域中的中心图像部分中有效。 然而，虽然在图像的中心区域，双高斯结构的修改带来了足够好的成像，但总体来看通过传统措施实现的图像质量进步并不令人满意，因为这些镜头在像场外围所呈现的图像质量仍有改进的空间。上述镜头离轴区域成像质量的下降在很大程度上导致中心图像区域和边缘图像区域的图像清晰度之间的特别明显的差异，从而得到的结果是整个图像对许多摄影师来说都是难以称之为优秀的。
经过几十年的潜心研究，发明人认为导致图像质量下降的主因是像散，为了控制像散，必须对传统的双高斯结构作出创新改进。
得出以下结构：
▲ 这枚镜头的设计可以看成现代所有反望远标头的鼻祖。
设计解读：根据本发明的新构想，双高斯结构镜头的第一枚镜片将不再是传统的凸透镜，而是具有双凹形的构造。作为这种新设计的结果，可以大幅提升视场外围部分的离轴成像效果。物镜在前端表面的轴心和入射光瞳的几何位置之间提供了大的距离。以这种方式，可以在分散前段入射角的角度，从而提供过校性能，该角度大于相对于光轴的主光线倾斜度。以这种方式，由于入射角值较大，与已知的双高斯物镜的结构对比，现在在近轴表面的屈光力和产生像散部分表面屈光力之间将存在相当大的差异，这样将可以为实现特定的横向光线入射角提供便利。与传统技术相比，这种设计在视场中能特别方便地控制像散，而不需要同时考虑保留彗差以抵消像散。
由于高斯双物镜的中心孔室的双凹片型，因此光圈室本身充当极强的分散型空气透镜，这种镜片的类型包括另外的透镜以空心弯月形的形式指向光圈的位置，使得横向入射光线在该透镜处的入射角度保持尽可能小，同时本发明提出了前端最物方的整个镜片的表面具有双凹表面，因此这种设计为特别大的横向光线接收角和相应的折射角拓展了便利。因此，最物侧镜片在其前表面处带有凹形表面，该凹入表面限制了前透镜组尺寸，并且以最简单的方式具有单个单独透镜的结构。（施耐德：你怕不是故意针对我）
对于凸形前表面的入射角为 α1= 9°54'0“，而使用凹形前表面的入射角为 α1= 36°22'53“
传统双高斯结构的像散即主要来源于此——较小的前组入射角，通过使用一片无焦点双凹透镜（它能以无像差方式接收光线），新设计大幅扩大了光线入射角以为主成像组矫正像散提供便利。
新设计的第二个重要目的是消除横向色差，由于横向像角的像散调节差异主要是通过强烈分散的中央空气透镜实现的。光圈室不仅相对于矢状面而且相对于子午像面也是如此。根据本发明，形成强色散空气透镜的中间隔膜空气空间与现有技术形成鲜明对比，主要是消除有限开放侧射线过程中的彗型像差以及控制高阶像差，而在新的设计中指向远处物体的前部元件用于在扩展的视野范围内提供不仅是矢状而且还有径向图像表面的所需的入射角改变能力。在这种情况下，分散的中间空气透镜仅辅助实现可消除像差，而其主要用于消除横向色差并减少较高阶的球面像差。该分散内光圈室的结构是由在像方的光圈室区域的形状确定，其中相对于前表面具有特定的曲率并因此具有朝向物方的凹形表面。
总结一句就是，这枚镜头的前组双凹透镜能够改变入射光线的接收角，同时配合主成像组的像场修改，实现了对边缘画质的大幅提升。
玻璃用料相当厚道，第一枚难以加工的双凹透镜使用了肖特的冕牌玻璃 K10，第二片即第六片为分别为昂贵的新型肖特镧冕玻璃 LAK13 及 LAK14，第三片玻璃为超重钡冕玻璃 SSK8，第四片为高铅火石玻璃 SF53，最后一片玻璃为当时德国最先进的一种镧火石玻璃————连徕卡都大量采用的 LAF2。
以下给出考虑衍射的模拟白光 MTF 图：
全开 f/1.8：10-30-50 cy/mm
可以说全开反差是很低的，但高频细节下降相当缓慢，以至于会造成一种看起来软但却很经得起放大的观感，一定的场曲创造了很不错的立体感。
细腻感相当惊人，此时 S 和 T 两条线变态的吻合在一起，像散控制极佳。
f/2.8:10-30-50-80 cy/mm
砸场子大大曾经说过 135 头不敢放 80 线对数据……
在 2400 万像素机身上，80 线基本上接近了传感器所能捕捉分辨率的极限，因此是很有价值的数据。
在收缩一档光圈后无论是锐度还是分辨率都有了明显提升，像场弯曲更加明显，但此时依然非常细腻……越来越可怕了……
80 线细节此时能有接近 0.3 的反差，表现不错。
f/4:10-30-50-80-150 cy/mm
为了显示这枚镜头白光分辨率的优秀性能，我们加入了一个一般民用镜头极少考虑的超高频 150 线数据。此时这枚镜头不仅锐度极佳，绝对分辨率也非常好。
依然非常细腻，虽然有明显场曲，但场曲部分 S 和 T 两线依然极其吻合——这代表了玄学，在焦外过渡区域像散非常低，这也是尼康 58mm f/1.4 G 所努力做到的。
f/5.6:10-30-50-80-150 cy/mm
此时极其细腻！这是这枚镜头的最佳光圈。
在保持绝对细腻的玄学时，这枚镜头还具有进一步提升的高频分辨率，此时在 150 线——这个未来十年相机所难以触及的超高分辨率区域保有超过 0.2 的反差。
结合难以察觉到低像散，这枚镜头无限远画质会相当扎实。
f/8:10-30-50-80-150 cy/mm
当看到这幅 MTF 时不经感慨：细腻得变态……
S 和 T 两个方向几乎完全重合，赏心悦目，极其顺滑。
此时受到衍射影响分辨率开始下滑，但程度并不严重。实际上，此时这枚镜头已经逼近了该光圈值下所容许的物理分辨率极限——180 lp/mm
最后放一个更可怕的 f/5.6 时单色光 MTF：10-30-50-80-150-230 cy/mm
该镜头的单色分辨率在民用摄影镜头中堪称翘楚，同时像散控制极佳。
各波长场曲，畸变
色散
“色散在同时期属于非常小的，同时由于各波长矫正非常一致，所以高阶色球差很小，使得白光分辨率很好。”——25cm 的仁波切
实拍
全开反差低，但细节相当丰富：
即使无限远全开，解像力也相当惊人！
收缩到 f/5.6，无论中心还是边缘都无懈可击，完全不受像场分裂和倍率色差影响。
Tronnier 从臭名昭著的 Summarit 50mm f/1.5 开始，就特别爱把焦外修成扩散的柔和版鱼鳞形状，在凹玉版 Ultron 上这枚镜头的焦外更是达到了新的高度。
同时这枚镜头的发色明显偏冷，德味滤镜明显……那种沁人心脾的醉人蓝色在弱光下令我欲罢不能……
一点样片：
这枚镜头只在 1968-1971 三年间短暂生产，甚至专利都还未来得及公开即已停产。
尽管红颜薄命，但后世的许多镜头都汲取了它的设计思路-----从小巧精致的 Summicron 35mm f/2 ASPH，昂贵传奇的 Noctilux 50mm f/0.95 ASPH 到奥巴招牌的 Zuiko Macro 50mm f/2 ED，再到新锐火热的 Sonnar FE 55mm f/1.8。
凹玉的传奇一直在流传，从未间断。
在此，我们应该向福伦达这一传奇而命运多舛的品牌选择致敬。
全文完，谢谢大家耐心。
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