徕卡 50 0.95

神话般的Zeiss Planar 50mm F/0.7镜头与大导演库布里克
原作者：Marco Cavina
意大利文译英文：google翻译（译后人工校对）
英译中：银河铁道工业设计局/valenr
（本文尊从网页上的原文顺序，未根据更新时间进行调整）
（蓝色为译注及吐槽，绿色为另外的文献源，所有图均由本人重新加大水印）

电影《Barry Lyndon》中的两张（吧唧嘴的动态图）截图，使用给NASA定制的Zeiss Planar 50mm f / 0.7镜头，光圈全开。
你可以注意这支镜头带来的美妙散景（bo-keh）（完全没有二线性嘛！），极浅的景深和模糊的焦外。拍摄对象距离镜头约6~7尺，人物在大光圈作用下凸显于画面之上。

摘 要
这支神奇的Planar 50mm F0.7，在大导演库布里克电影《Barry Lyndon》中闪光的瑰宝，并不是凭空出现，而是历代中大光圈镜头的遗赠。当20世纪60年代Zeiss设计这支镜头时，不是白手起家，而是建立在二战时德国纳粹的红外夜视镜项目的光学设计之上。在本文接下来的内容中，你将看到这一镜头的始祖们的结构草图、战时Zeiss的类似镜头设计、首次公开的内容，以及第一次呈现在各位面前的Kollmorgen附加镜头大尺寸结构图（转换为36.5mm F/0.7！这个结构以前网上只有看不清的小图片），最后附上了一些运用这一镜头拍摄的《Barry Lyndon》电影截图。
正 文
Zeiss的这支Planar 50mm F0.7非常有名，原为NASA的登月计划所设计，考虑到弱光环境而设计成这种规格（原文如此，也有一说是专为拍摄月球的阴暗背面），因此被库布里克拿来拍摄电影，成就了其名作《Barry Lyndon》中的室内烛光场景
如果这不足以描述围绕这个镜头的光环的话，我们要提一下这个镜头所使用的技术，最初始于60年代，在纳粹德国的夜视镜项目中用于阴极射线管的透镜组。要感谢Operation Paperclip计划的工作人员将这一设计从苏俄毛子和战后的混乱之中挽救了回来，并将这些宝贵的数据整理交给了重建之中的西德Zeiss公司（先是在Coburg 后来转移至Oberkochen，下文有Zeiss Oberkochen即是）。下图就是用于红外夜视镜项目的（原文中有时写作UR，有时写作IR，UR就是Ultra rotstrahlung，红外线的德文缩写，IR是红外线的英文缩写Infra-red，一个意思）1941年Zeiss Jena的70mm F/1.0镜头，同1966年交付NASA的Planar 50mm f / 0.7成品的结构对比。

这个NASA和库布里克都用过的Planar 50mm f/0.7，实际上就是源自二战时的夜视项目，并作为红外夜视镜的主要部分（透镜），装在在纳粹的多种武器系统上。上图左就是70mm F/1.0，可以看出同50mm F/0.7在设计理念上大体一致——对称的胶合双高斯透镜结构，以及一组同1847年Piazzi Smyth设计的Petzval镜头一样的后镜组（这里只是指下图的设计，Petzval当然是Petzval先生设计的…），在这两个结构中，镜后距都非常小（此Planar结构中进一步缩小到仅有约4mm）。而二战的那只镜头结构中最后两片镜片之间50mm空隙很不寻常，有一种假说认为是用来安装栅极的，也有人认为是用来安装光电倍增管直接增强光线，而不使用红外成像（用来安装栅极/ for the use of cathode ray tubes in cascade因为我电学专业词汇不懂，暂且翻译为栅极）。

在差不多已知的42种红外夜视镜的设计模型中（包括各种变形），上述三种是最接近20多年之后的Planar 50mm F/0.7的。确实是意想不到的源头（inaspettato ed inquietante,我不理解意大利文里inquietante这个词放这里做甚）

就像在Leitz看到的一样（我不知道这里指地理位置还是老leica公司，按理说上下文没有leica什么事情？），Zeiss的这个用于军用的夜视镜设计也是源自更早的，20世纪30年代的X光射线镜头，而X光镜头设计的初衷则是被称为Programm offenbar（德文）的德国对其国民肺病状况的调查计划。这一健康调查计划设计使用Zeiss产F/0.85的X光镜头，现在看来那镜头包含了Planar 50/0.7的所有设计要素，包括超小的镜后距（30年代的那只镜头，镜后距为0，同时最后一片镜片的后表面是平直的，接触底片时可以完美的压住使之绝对平整）

Planar 50mm f / 0.7 由Erhard Glatzel设计，他设计了4种原形镜并最终定型生产了我们所看到的Planar 50mm f / 0.7。Glatzel由50mm F/1.0起步（视角30度——所以最初的设计就不是全画幅。如果全画幅36x24那视角应该是50度）开展手工计算（我了个去呀…），用10片镜片来设法更好的矫正相差，后镜组非常接近焦平面。最初模型的设计受制于繁复的计算工作，因此他们使用人工计算也借助IBM7090型计算机（1960年市值290万美元，折合现在2500万美元…）。下图就是从最初到定型的几种结构
（manual为人工计算，automatic是计算机设计,prototype=原型）
（K表示光圈,production lens为定型产品）

在镜头设计的变迁中我们可以看到——从第一型到第二型的变化上，设计者人为的将第二片镜片由单片变成双胶合透镜，用来克服负的球差(sum of Seidel I/赛德尔第一象差，我没有见到明确给赛德尔象差排序12345的说法，不过既然是双胶合透镜，而且一般来说赛德尔五象差第一位都写球差，因此我这里也翻译成球差，大概是没错)。但是接下来的计算优化将这一改变平均分配给了光圈左侧的第一片透镜（见第三原型），因此增加了无谓的加工难度。因此在第四原型中人为将第一、二、三片镜片合并为一片透镜，然后通过计算机对各表面进行优化，完成定型设计。设计者Glatzel本人也指出了同前文提到的F/0.85 X光镜头结构上确实相似，不过他说“把F/0.85推进到F/0.7也是很了不起的！是不是~是不是？”（是很厉害啦，Glatzel大人）

未曾公开过的 Zeiss Planar 50mm f / 0.7 MTF曲线图哦！在光圈全开时测量。空间频率0~20线对（关于MTF的这里有一段解释，说明数据怎么测的，但是因为原文是意大利文，所以在此基础上翻译出来的英文术语很难理解，我也不是光学专业出身。以下文字仅供参考）sag是Sagittal，平行于直径的线条；原文中tangential大概系指切线，也就是图中的mer= Meridional。0/10/14是偏离像场法线的角度，由于视角30度，因此0度就是像场正中间，也就无所谓 sag还是mer；10度是像场半对角线的中心位置，而14度则是像场的边缘位置。
然这些数据并不特别出众，但对于这项目来说着实不错了。

Erhard Glatzel，Planar 50mm f / 0.7之父。
承蒙Larry GuBas 提供图片

IBM 7090全貌，20世纪50年代推出，Glatzel用其进行光学计算，在当时价值290万美元（2500万美元，今日的），或者说…月租金6万3千5百美元。
（图片引用自computer-history.info，电脑前那个人不是Glatzel）

Planar 50mm f / 0.7原始图，未作任何改动（没有对焦环，Compur 3号电子快门），曾是已故zeiss Historica前负责人、收藏家Charles Barringer的藏品（此人也是我之前weibo提到的40mm F0.33那个搞笑产物的记录人）。
图片引用自Westlicht Photographica Auction – Vienna

将这个镜头和Planar 5
0mm f / 0.7的结构图放在一起就能看出很多相似性，包括两个镜头的镜后距都很小。正如上文提到的，这支Planar的源头是1847年Piazzi Smyth设计的Petzval镜头，然后在纳粹德国的实验中用来同阴极射线管组合为红外夜视镜，共轭后组的像场弯曲进行了特别修正以适应射线管，极小的镜后距和其他表现也使得我（原作者）推测这支50/0.7可能本来给NASA设计的时候就是用于类似的用途——配合阴极射线管来拍摄红外图像，或者光电倍增管…但这无法解释原型（上文中“没有任何改动”的那一只）镜头上的大号镜间快门，只有普通摄影才会用到啊…？
(diverging group=发散透镜组，teleconverter=增倍镜，field format=像场)

这张示意图表明了常规的焦距增倍镜（一般被摄影师用来增加焦距）和Luboshez 及 Herzberger在设计（也是Planar 50/0.7）中使用的汇聚透镜组。增倍镜扩大图像，因此单位面积上的光线减弱了；汇聚透镜则相反，聚集光线到一块较小的面积上，因此单位面积的光强增加了。因为视角并未改变（见上文的说明，较长焦距较大底片vs. 较短焦距较小底片，所以不变）而且成像圈缩小、焦距缩短，所以如果想保证原来的画幅/成像圈的话就得在（不包括汇聚透镜的光路）设计之初保留足够的成像圈余量（这样就算缩了还是能覆盖底片的~）。
从NASA原始合约来推断，这并不是空穴来风。早在1960年4月1日（这个日子不太可靠啊…不过是真的）发射的Tiros 1号卫星就带有电视摄像系统（TIROS I /TIROS-1是第一颗成功的气象卫星，是电视摄影及红外线观测卫星系列之第一颗 by wiki），而J.F.肯尼迪（中枪死的那一位总统？）宣称要加速宇宙空间开发则进一步推动了对大光圈镜头的需求，尤其是要求在60年代实现载人登月。肯尼迪同志大幅增加了预算，促成了登月计划的发展，NASA因此计划发射5艘”流浪者”飞船（为啥国内当时给翻译成了这个…Ranger叫做游骑兵不是更帅气么）进行绕月图像探测，包括对月球的暗面进行测绘。1961年1月23日发射了第一艘流浪者号，不过直到1962年4月23日发射的流浪者4号才顺利到达绕月轨道（“俺们那个时候载人登月就和划着洗衣机横渡大西洋一样”…我突然想起来这句话了）。这一系列卫星搭载了超大光圈摄影镜头——1953年3月Pierre Angenieux（法国Angenieux/爱展能的创始人）本人设计的高斯结构100mm F/1.0的镜头（意大利文为“in persona”，应该不是一己之力的意思吧？那也有点过于变态了，这里翻译为本人），可能就是用于对付月之暗面的极端弱光环境（1964年流浪者7号发射，并传回了第一张月球轨道拍摄的月面照片）。而最早进入月球轨道的流浪者4号早就摔在月之暗面里，同这法国大眼睛在一起。

Pierre Angenieux设计的F/1.0镜头结构图，基于经典的对称高斯结构，并未使用当时最先进的玻璃（基本参数都有了，谁去做一只看看？）
可能是通过使用F/1.0的镜头拍摄时NASA科学家发现这一光圈还不足以捕捉月球暗面的影像，因此在著名的阿波罗(Apollo计划，1960年7月公布)计划中，NASA委托Zeiss开发更大光圈的镜头，即这支50mm F/0.7

就算在Zeiss内部也很少有人知道，在成功制作了Planar 50mm f / 0.7之后，他（原文是个代词al suo，大概是指Glatzel本人）还改进了设计，使用9片镜片来代替原来的8片设计，将光圈的极限推到了F/0.63，这一说法之后得到了Walter Woeltche 个人的确认（Zeiss著名设计师，Planar 85/1.2之父，Glatzel的继任者，卒于2008年）。这一F/0.63的镜头只停留在纸面上，时至今日已完全被遗忘。下图第一次揭示了作为F/0.7的（未曾出生的）后继者50mm F/0.63的结构。
（我估计就是“仅有中国国内在”传播的狗屁50/0.65的谣言源头，不知道又是哪个人随便一句话，一群傻子就当了真…现在还能搜到不少这个扯淡的消息）

（versuch是德文试验、原型的意思）
50/0.63的原型草图同给NASA和导演库布里克使用的50/0.7不同，在最前面增加了一片半月形透镜，而原本第一组双胶合透镜被分开，也改变了镜头的整体表现。

最后附上作品图！