M42单反镜头性能数据(四十八)天文望远镜

我们以前在这个系列的文章中曾经介绍过霍尼韦尔(Honeywell)贴牌的星特朗(Celestron)镜头:

M42单反镜头性能数据(三十五)Aetna、CPC、Rokina、Honeywell

这期我们继续补充一支Celestron镜头的资料,并且增加 Kilfitt Zoomar、Tele Vue 、Perkin-Elmer、Questar品牌的镜头资料。这些镜头都属于超长焦范畴,主要用于天文摄影。它们通常都需要专用转接环或T型转接环安装到单反机身上。

本期资料全部来自上世纪60~70年代的《Modern Photography》杂志。由于《Modern Photography》早期评测没有公开具体的分辨率数值,大家可以结合我们的往期文章来解读:

老杂志上的镜头分辨率只有描述没有数字,该怎么解读?

老杂志上的镜头分辨率只有描述没有数字,该怎么解读?(二)

老杂志上的镜头分辨率只有描述没有数字,该怎么解读?(三 - 补全 Modern Photography 杂志参考数据)

一、Kilfitt Zoomar Sport-Reflectar 500mm f/5.6

这支镜头的编号为2780364,售价550美元。由于规格参数的因素,镜头前组较大,加上折返式设计也意味着对镜片装配精度要求更高,整体也比折射式镜头更重,不过长度方面还算便携。镜头转接环上有可以旋转90°、用于切换垂直、水平拍摄的结构,也有脚架孔,非常方便。镜头的内对焦结构非常出色,不但可以通过左右两侧的对焦旋钮操作,也可以将拨杆扩展附件插入旋钮后进行更精确、更顺滑的对焦。考虑到这是一支折返镜头、无法使用传统的光圈结构,镜头在后部设计了一个旋转切换不同透光率ND滤镜的结构,从而实现对应f/8、11、16光圈的通光量,这有利于在白天使用高速快门和高感光度底片,不过这种切换并不会改变景深。镜头上还有一个可以插入明胶滤镜的插槽,用户可以按需来平衡色温、改善反差,只不过操作明胶滤镜时需要小心,避免在上面留下指纹。

实验室测试和实拍证明镜头的光学素质非常好,几乎没有看到色彩还原有任何瑕疵,只有在较为苛刻的实验室环境中,轴向可以看到轻微红色色散。

镜头中心分辨率超过45线对/毫米、边缘超过25线对/毫米。


二、Tele Vue Renaissance 550mm f/5.5
这支镜头的编号为1019,含目镜和一个相机转接环的价格为1095美元。镜头使用T型螺口,可以转接至包括M42螺口在内的很多单反相机卡口。镜头实际焦距为554毫米,光圈f/5.5,有不到1%的桶形畸变,f/5.6光圈下边缘失光为-0.4档。镜筒为闪亮的黄铜,前组和脚架孔周围为黑色的铸造件,在美国制造。这个望远镜使用了当时非常出色的光学设计理念,实现了大光圈、大像场的特性,甚至完全可以在35毫米相机上当做普通的长焦摄影镜头使用。虽然它比大部分500毫米长焦镜头更大、更重,但不要忘了它也是一个真正的望远镜,画质表现非常顶尖,远超过那些长焦镜头,所以需要搭配稳定的三脚架使用。厂商还为镜头提供了f/7.2光圈的前组附件,但不支持在前面安装滤镜,只能在后面使用42或45毫米口径的滤镜,只不过这样会导致画面锐度略有下降。

镜头轴向接近衍射极限,残余二阶色散导致深蓝紫色光谱波段出现轻微焦点偏移,这进一步导致了少量紫色色散出现,使用f/7.2光圈的前组附件时这个问题可以被消除。离轴方向,画面完全没有慧差和横向色散,但像场中心向外约20毫米处可以看到轻微像散。在最严苛的检查下,镜头整体像场表现依然平整。

实拍时,镜头可以在35毫米底片上实现非常锐利的成像效果。画面可以看到轻微的紫色朦胧感,像场最边缘位置可以看到轻微像散,使用f/7.2光圈的前组附件后这两个问题消失。镜头总体表现优于平均水平。

f/5.5光圈下,镜头中心分辨率为82线对/毫米,边缘为64线对/毫米;f/7.2光圈下,镜头中心分辨率为86线对/毫米,边缘为68线对/毫米。f/5.5光圈下,镜头中心反差为80,边缘为66;f/7.2光圈下,镜头中心反差为82,边缘为70。

三、Perkin-Elmer 680mm f/12 Compact Telephoto

这支镜头的编号为0153,售价2300美元(这是当时非量产版的定制价格,Perkin-Elmer当时表示计划将后续量产版价格降低至1500美元左右,但我们没有找到准确的量产版售价)。长焦距的折返镜头对温度变化非常敏感,热胀冷缩或其他原因导致的镜片位移非常容易影响画质表现。Perkin-Elmer率先在这支折返镜头上使用胶合镜片技术,使得镜头在拥有较长焦距的同时保持了很小的体积,而且在工厂内经过装配校准的胶合镜片不容易受到热胀冷缩和震动影响,从而保证了画质表现。这支镜头的测试样本使用了尼康F卡口,当然它也支持当时其他主流的单反卡口,不过镜头后部会与尼康F系列的Photomic测光取景器和Nikkormat机身上的测光联动杆结构干涉,无法正常安装,所以只能兼容无测光的尖顶取景器。

室内外实拍测试表明这支镜头的成像效果非常好,虽然镜头本身是为了在无限远距离上拍摄而优化的,它在最近对焦距离下的成像效果依然很好。当然,随着对焦距离的增加,镜头成像的解析力会逐渐提升。除了配备标准的对焦距离标识外,这支镜头的对焦环还使用了有级设计 - 每一圈转动对应100个档位,在100英尺的距离上每个档位约等于2.5英尺的对焦距离,这一设计使得精确对焦成为可能。虽然f/12的光圈不算大,但依然可以提供较为明亮的取景器画面,甚至搭配微棱对焦屏时依然具备可操作性。

镜头中心分辨率超过45线对/毫米、边缘约为30线对/毫米。

四、Celestron 5 1250mm f/10

这支镜头售价395美元。这支镜头拥有少见的1250毫米焦距和较大的光圈组合,这对于天文观测和摄影非常重要。当时很多折返式镜头都在前面使用厚度和弧度较大的矫正镜片,同时承载第二个反射镜。对于超过1000毫米焦距的镜头来说,则需要使用两个矫正镜片来保证锐度、消除残余色差、避免使用抛物面反射镜。镜筒主体由玻璃纤维强化的环氧树脂制成,主镜片和矫正镜片位于镜头的两端,都安装在铸铝外壳内。主镜片的铸铝底座非常厚重,有脚架孔,并且可以安装转接环。镜头整体不算重,尺寸也不长。镜头的对焦是通过主镜片底座后面的千分尺结构完成的,这需要非常精密的机械结构,但在这支镜头上表现良好,并且在不使用微距转接环的情况下可以实现不到16英尺的最近对焦距离。

上世纪30年代,德国杜塞尔多夫的H.Schmidt发明了使用超薄双曲面玻璃来矫正镜面像差并使得更大范围影像变锐利的方法。从那时开始,职业摄影师和天文摄影发烧友就使用施密特望远镜来拍摄天空,这类镜头的最大光圈甚至可以达到f/2.0。星特朗的长焦折返式镜头系列产品就很好地利用了这个设计理念,将施密特式的第二片凸面镜和超薄滤镜结合起来,实现了长焦距、小体积和折返式光学结构的镜头。这种施密特矫正镜片是非常难以研磨和抛光的,两个方向相反的曲面通常都需要手工修型和抛光,不过装进镜筒的操作还算比较容易,因为这个镜片并不是很容易损坏。在这支镜头中,施密特矫正镜片支撑着第二片反射镜,较厚的镜片也提供了很好的强度。第二片矫正镜片周围的小螺丝用于在生产时做最后的光路校准。

实拍时,镜头f/10的最大光圈带来了一些限制,但结合高速底片依然可以在白天使用1/125秒的快门速度进行拍摄。不要被镜头较轻的重量欺骗,其实和其他超长焦镜头一样,大气散射导致的对焦困难问题在这支镜头上也存在,因此需要使用非常、非常稳固的三脚架,有时甚至需要在相机机身和三脚架上同时使用两个三脚架才能保持足够的稳定性。

近距离拍摄时,镜头中心分辨率超过45线对/毫米、边缘超过25线对/毫米;正常距离拍摄时,镜头中心分辨率超过45线对/毫米、边缘约为30线对/毫米。

五、Questar Standard 3.5 1400mm f/16

这支镜头以及目镜、太阳滤镜、可调节赤道仪脚架、马达线和皮质收纳盒的套装价格为995美元,转接至各种可以支持相机卡口的转接环套装为23.5美元。镜头标准规格为 1125mm f/14支持通过50毫米增距镜安装到35毫米相机,镜头内置的300倍巴罗镜,支持40倍Koenig和80倍Erfle目镜,并且有目镜收纳盒,将目镜转接在镜头上可以把镜头最高规格变成 9000mm f/100

在默认状态下,这支镜头将 1125mm f/14 规格的光学塞入了3.5英寸的前组镜片和8英寸长镜筒的空间内,接近很多135~400毫米焦段的镜头,以当时的技术来说令人难以置信。主反射镜涂层为铝制,并且有石英保护。镜头后部有一个棱镜,可以让光线透过、进入后面的相机,或向上反射至目镜。直接通过转接环将镜头安装在机身上会导致后组距离底片过近、无法完整覆盖35毫米底片的像场,使用50毫米增距镜附件后镜头的焦距变为 1400mm f/16,并且覆盖完整的像场。

通过单反取景器使用这个镜头的体验非常好,厂商建议使用可更换对焦屏的相机,安装有十字辅助线、中心区域为磨砂的对焦屏使用。实测时,在普通室外光线条件、f/14或16光圈下毛玻璃完全可用。镜头的外壳使用高精度锻造铝和不锈钢制成,安装在可以旋转的底座支架上,千分尺调节轮可以控制水平和垂直方向的移动,需要微小移动量时也意味着需要非常精确的操作。对焦时相机和镜头都不会移动,只有内部的主反射镜会前后移动,因此对焦操作极其顺滑、轻松。

这支镜头最大的问题是稳定性,镜头体积小、重量轻,虽然预升反光板可以改善机震,但即使1/250秒速度的快门震动依然可能降低画质。镜头必须安装在非常坚固的三脚架上(建议使用林好夫的重型三脚架),但即便如此依然不够,厂商建议在镜头上方放一些重物使其保持稳定、减少机震的影响 - 比如悬挂沙袋,评测实拍时也证明了这样非常有效。如果没有沙袋的话,可以将镜头的遮光罩拉出,在上面悬挂保温毯或厚重外套也可以起到不错的效果,能够保证1/125秒快门下获得锐利的成像。获得锐利画质的关键还是把镜头放在三脚架上认真对焦,轻微的焦点偏移都可能导致画面模糊,而且如果有条件甚至可以考虑为目标打光,无论如何也不要尝试手持拍摄。

在佳能、米兰达、美能达、尼康等机身上测试成像效果时,先使用50毫米增距镜用 1400mm f/16 参数拍了一组照片,镜头中心锐度极佳,边缘有非常轻微的下降;另外还能看到中等程度的枕形畸变,这在折返式镜头上较为常见,不过大部分情况下并不影响画质表现。杂志还测试了安装Erfle目镜、将镜头规格变成 4500mm f/50的实拍表现,经过对比发现后者的解析力居然没有明显下降,而且这套组合也可以在60英尺的距离上拍摄人像、获得较强的虚化效果。而使用目镜将镜头规格变成 9000mm f/100 后,基本上拍摄题材就只剩下天文摄影了。

镜头中心分辨率超过50线对/毫米,边缘有场曲问题导致的画质轻微下降,随着拍摄距离的增加,这一问题逐渐减弱。

六、Questar 7 2800mm f/16

这支镜头搭配Pyrex镜和海绵内衬的携行箱(铝制Halliburton版本或胶木材版本质)的价格为2440美元,搭配低膨胀率Cer-Vit镜的套装价格为3995美元,赤道仪和转仪钟套装售价1500美元,3倍巴罗镜附件售价35美元

作为专注高质量光学器材的厂商,原先的3.5英寸Questar镜头已经是同类望远镜中分辨率表现的佼佼者,远超其他品牌同规格、甚至光圈更大的镜头,不过长久以来天文摄影爱好者都希望Questar可以推出高性能7英寸口径的望远镜,但这种规格的高性能折返式望远镜可能重达200磅,非常难以携行;而一些和Questar体积相似、价格也更便宜的镜头则达不到Questar的光学性能和操作易用性。现在Questar终于推出了这支7英寸口径望远镜,它延续了3.5英寸版本的高品质做工,外观相似、口径和焦距翻倍,但体积与重量增加的并不算特别多,而且这额外增加的重量也一定程度上提升了画质 - 3.5英寸的Questar重量较轻,导致哪怕使用高速快门时依然需要认真保持镜头稳定、避免机震影响画质;而7英寸的Questar则可以依靠自身的重量,使用1/125秒的快门速度获得清晰的照片。镜头尾部的结构较大,导致一些相机型号(比如 Beseler Topcon D)无法在机身前面板安装快门线,当对焦距离较近的时候,对焦转轮也可能与相机机身发生接触,这时建议使用联动套件转接,让镜头尾部远离相机。

实拍测试选择了晴朗凉爽、能见度好的清晨,用来规避街道和大气中热浪的影响,场地选择纽约百老汇大道对面的10层楼上编辑部的办公室里,这支镜头被安装在坚固的三脚架上,对准窗外街对面大约1/3英里远的书店,底片则使用了柯达 Tri-X Pan。搭配 Beseler Topcon D 测试时,镜头可以在毛玻璃对焦屏上呈现明亮的画面,这使得对焦非常轻松;当然如果是进行天文摄影,则需要使用附带的6.5倍目镜进行辅助对焦。使用巴罗镜附件可以让这支镜头变成等效 8400mm f/48规格,当使用1/16秒快门速度、欠曝迫冲后依然可以获得很锐利的照片,当然为了获得锐利的照片,此时必须使用高倍率放大镜认真对焦。如果更进一步,将Questar的目镜镜片取下、旋入转接环用于成像,那么这支镜头甚至可以达到 30000mm f/170 的规格!

这支镜头也可以覆盖中画幅的像场(不过转接环会导致画面边角出现暗角),因此也在 Rollei SL66 上进行了测试,即便搭配标准的腰平取景器放大镜也非常容易取景和对焦。当然,在中画幅相机上使用这类镜头时反光板预升就显得比35毫米相机更重要了,同样1/125秒的快门速度导致的机震会让画面明显模糊。

镜头放在Halliburton铝制携行箱中非常稳固,赤道仪和转仪钟安装接口非常牢固,而且能进行精密的操作。Cer-Vit镜的特殊材质使得它不会受到温度变化的影响,所以不会产生焦点偏移。

镜头中心分辨率超过45线对/毫米、边缘约为30线对/毫米。

结语

本期介绍的这些镜头其实非常相似 - 昂贵、笨重,但出于天文观测的需要,都拥有非常出色的光学性能,其中部分镜头至今依然是天文爱好者所追捧的型号。可能正是因为极佳的性能表现,《Modern Photography》杂志当年也给这些镜头安排了非常多的篇幅进行详细解读,这也让我们有幸能够充分了解很多有意思的细节。




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