PHOTO YODOBASHI

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SORI - 新宿光學總合研究所

3群3枚目  そもそもは航空用語だったらしいです
ズーム再考(最高)

ズームにはズームの、単焦点には単焦点の難しさがあるので、一概にどちらが簡単/難しいとは言えませんが、でもやっぱり難しいですよ。そして奥が深い。その理由をひとことで言うと、登場人物の多さです。

原田
2号

登場人物?

例えばこれを見てください。

原田

単焦点レンズ(左)とズームレンズ(右)のレンズ構成
単焦点レンズ:NIKKOR Z 40mm f/2、 ズームレンズ:AF-S NIKKOR 180-400mm f/4E TC1.4 FL ED VR(内蔵テレコンバーター使用時)

1号

ああ、もう、一目瞭然だね。

2号

なるほど、「登場人物」ね。

単焦点レンズがシンプルな短編小説だとしたら、ズームレンズは登場人物がわんさか出てくる長編小説。

原田
馬橋所長

「あれ、この人誰だっけ?」ってなるやつ。

でも小説に登場人物がたくさん出てくるのは、ストーリーを完結させるために必要だからだし、それぞれの行動やセリフも計算し尽くされたものですよね。必要のない登場人物なんて一人もいないし、意味のないセリフだって一つもない。

原田
2号

確かに。

ズームレンズも同じで、こんなにたくさんレンズが入っていても無駄なレンズは1枚もなくて、それぞれのレンズが自分の仕事をきっちり、そして最大限効率的にこなして、やっと1本のレンズとして成立しているわけです。でも、そこまで持っていくのがホントに大変なんですよ。

原田
4号

難しいことはよく分かりませんが、これを見るだけでご苦労をお察しします。

前にも同じことを言いましたが、長編小説こそ「構成力」がものを言います。そこが弱いと、読んでいる方は内容がさっぱり分からなくなる。レンズも同じ。

原田
3号

具体的にはどのへんが大変なんでござるか?

まず、どうしてズームレンズにはレンズがたくさん入っているかというと、「どの焦点域でも満足な写りにするため」です。

原田

しかし、そのレンズの多さが、厄介を呼び込むことにもなるわけです。

町田

ある焦点域でバッチリでも、ちょっと焦点距離を動かすとそれが破綻し、それじゃあってんであるレンズに手を加えると、さっきまで良かった焦点距離がダメになる。いろいろ探りながら微調整をして、やっとワイド端とテレ端で満足できるものが作れたと思ったら、今度は真ん中あたりがダメ・・・まさに「あちらを立てれば、こちらが立たず」ですよ。延々とこれの繰り返し。

原田
2号

聞いてるだけで気が遠くなってくる。

前回お話ししたシミュレータのおかげで、調整後どのように結果が変わったか? はすぐに分かるのでその点は良いのですが、「ここをこうするがよい。そうすれば全ての問題は解決されるであろう」みたいな神の声までは聞かせてくれませんからね、シミュレータは。

町田

もしそれができるようになったら、人間の設計者は・・・

原田

・・・ま、まぁそんな感じで、100年前の設計者が想像もしていなかった新たなレンズ設計の苦労を、今私たちがしているわけです。そこでヒイヒイ言いつつも、細かい問題の突破口を一つずつ見つけて、冒頭で言ったような「技術革新」に繋げているんです。

町田
1号

そもそもズームレンズの仕組みってどうなってるんですか?

レンズの内部で、レンズが前後に動いているのは知ってますよね?

町田
2号

はい、それは知ってます。

単焦点レンズの場合、レンズが動くのは「ピントを合わせる」ためです。そしてその動きは比較的単純です。

町田
1号

ピントを合わせるだけですもんね。そこにもいろんな技術が注ぎ込まれているから、「だけ」なんて言ったら失礼だけど。

ところがズームレンズの場合は、「焦点距離を無段階に変える」ためにまずレンズが動き、そこに「ピントを合わせる」という動きが加わる。

町田

ズームレンズの「焦点距離を変える」ためのレンズの動きのイメージがこちらです。単焦点レンズのピント合わせのような単純な前後移動ではなく、焦点距離に応じて、内部の各レンズは複雑な動きをします。さらにここにピント合わせの動きが加わるわけですが、それはもう、イメージ図では表現できない。

原田
3号

次々とカタチを変えるロボットのおもちゃがあるでござろう。最初は人型ロボットなんだけど、パッとカタチを変えてクルマになったり、かと思えば今度は飛行機になったり・・・ズームレンズはアレでござるな。

テレ端の時にはこのレンズが必要だけどワイド端では使わない、なんてことはできませんし、順番を入れ替えることもできない。レンズの大きさや曲率を変えることも不可能。変えられるのは各レンズの位置による相互関係だけ。それだけでまったく違うレンズへ次々とトランスフォーム(変身)させる。まさにそれですね。

原田

かなり高度なパズルですよ、ズームレンズの設計って。

町田
4号

ズームリングを回せば当たり前のように焦点距離が変わって、どの焦点距離でも当たり前のようにきれいに写りますが・・・いやぁ、大変なんですね。

でしょう? 分かってもらえます? この苦労・・・

原田
馬橋所長

実際には、どういう仕組みで各レンズが動いているのかしら?

「カム」と呼ばれる、回転運動を直進運動に変換するパーツを使います。各レンズが設計通りに動くように、このカムが設計されています。

原田

カムが実際に動く様子

馬橋所長

ただの溝が彫られた円筒形の部品だけど、実はめちゃめちゃ精密に作られているわけね。

でしょう?ズームレンズの中身を見ると、その精密メカと光学、電気部品などの競演で興奮しますよ!!!(この後1万字割愛)

原田

レンズの設計って、光学の部分だけでは成立しないんです。光学的にどれだけ優れた設計であろうと、商品として世に出た時に、実際に手に触れたり、操作をするのはすべてメカの部分。メカ設計で「商品としての善し悪し」が最終的に決まってしまうと言ってもいいでしょう。

町田

光学設計者とメカ設計者が常にパートナーであり、二人三脚と言われたりする理由が、なんとなく分かるでしょう? そのあたりもいずれお話しする機会があると思うので、楽しみにしていてくださいね!

原田