网络上狗蛋是什么意思:单反相机发展史话：各项技术的历史沿革

图1 19世纪初利用单镜头反光式暗箱写生的画家

    早在1685年，德国一所修道院里一名叫约翰·图恩的修道士就公开发表了他设计的各种各样暗箱，其中有一款便是单镜头反光式暗箱，且可以携带。18世纪中叶，构造简单、操作便捷的单镜头反光式暗箱就已被画家们作为写生工具而广为使用了（图1）。比起目测，反光式暗箱更容易获得正确的远近距离感，从而准确地描绘物体。它最突出的优点就是很大程度地减轻了描绘时手臂的疲劳。

图2 凸透镜成像现象

    观察过凸透镜成像（图2）的人都能理解，由于影像与实物是相反的，观察时会感觉很吃力。然而，通过反光镜将影像折反90度后投放到成像面时，虽然影像左右方向仍然相反，但上下方向却是我们习惯的正像。这样可以大大地消除视觉疲劳和紧张，所以画家们都如获至宝。暗箱成像原理后来成为照相机的基础。

    二、最早的单反相机

    最早的单反相机是由英国人托马斯·萨顿（Thomas Sutton）设计发明的。他采用被称之为水珠镜头的透镜设计（一种球面突出的广角镜头）来获得拍摄宽视角的全景照片，这就是著名的“萨顿全景相机”，1861年8月10日获得英国专利。当时正值湿板照相时期，摄影还是一项非常繁琐的劳动，用现在的话来说，就是在最后按下快门一瞬间之前，要有一个相当长的准备工作要做。萨顿发明的是用于摄影室的照相机，其出发点可能就是想观察到拍摄瞬间之前被摄对象的活动过程。

    从技术上看，萨顿全景相机的反光镜由手动提升，聚焦玻璃须从较高位置观察，操作者身体会处于不稳定姿态。也许正是由于这种原因，并没有多少人真正对萨顿的设计感兴趣，很久都没有人购买他的专利，直到后来也仅有极少数的产品问世，甚至连实物照片也不曾留下。很显然，最早的单反相机生不逢时，没有得到人们的认同，它在无声无息中结束了使命。
三、实用型单反相机的出现

    最早具有实用价值的单反相机是美国人卡滨·雷·史密斯（Calvin Rae Smith）于1885年试制的一个专利产品。这是一架使用12×16.5厘米干板的照相机，一个双工反光镜，即用来折反影像提供取景，又用来兼作快门，设T、I（快门）两档。为了确保可用视场，相机装有一只200毫米的镜头。

    然而，1883年，意大利人马可·马涅尼兹就已经发明了一种摄影室用的单反相机，装有内置横向反光镜（奥林巴斯Pen F既是采用这种形式），通过侧边的聚焦屏可以观察被摄对象的活动情况。其实用价值也被得到肯定。

    一般认为，装胶卷的单镜头反光相机更具备实用性。最初使用胶卷的单反相机是由德国人奥伊比斯·谢夫马哈研制，于1896年取得专利，翌年商品化。这架相机的画幅尺寸为9×9厘米，装备了一只100毫米f/8消球差镜头和焦平面快门。

图3 华特生单反相机

    19世纪70年代，感光材料方面的最大变化就是明胶替代火棉胶。这一时期，相应的照相机也大量出现，其中不乏单反相机。1898年，英国生产的华特生·暗箱转移式相机（Watson Fram Flim Camera 图3）就是一种支持使用明胶材料的单反产品。这种相机可以在暗箱里储藏24枚画幅8×10.5厘米的采用明胶技术的专用感光干板，每拍一张，处于焦平面位置已曝光的干板被机械装置转移到下层暗箱，未曝光的干板接替到焦平面位置等待曝光，直至拍完。该相机拥有一只焦距130毫米、口径f/4.5的本厂自产镜头。

    四、焦平面快门

    对于单反结构的照相机来说，焦平面快门至关重要。事实上，早期的单反相机在采用了焦平面快门之后才开始步入快速发展，并在高级产品中逐步占据主导地位。在英国，首先用可调速的焦平面快门取代了只有单一速度的罗拉式遮光帘（Roller Blind）。德国柏林C.P.格尔兹公司（C.P.GOERZ,Berlin.,Germany.）生产的一体式安修斯快门成为这一时期的代表。

    在这种技术形式激励下，阿达姆斯公司将焦平面快门改进为后帘自行跟闭式。此前的快门在拍摄后一直保持开启状态，前后遮光帘在其间隙开启的状态下被收卷。1907年，阿达姆斯公司把焦平面快门改进之后前后遮光帘才向现在这样可以闭合了。

图4 装有焦平面快门的格雷费斯单反相机

    20世纪初，大部分单反相机多装上了焦平面快门。1910年美国欧脱·格雷费斯（Auto Graflex 图4）干板式单反相机配备了速度范围宽至T、1/10－1/1000秒的焦平面快门，使得格雷费斯相机名声远播。在以后的格雷费斯产品中，焦平面快门成为常规配置。

图5 格尔兹折叠单反相机

    焦平面快门的广泛应用还涌现出了一批折叠式单反相机，为了缩小携带时的体积，对大底片相机而言，折叠方式在技术上仍是最佳选择。于是，折叠式单反相机在20世纪初得到了一定程度发展。如德国C.P.格尔兹公司1923年出品的格尔兹折叠单反（Goerz Folding Reflex 图5）就是一架使用9×12厘米干板的照相机，尽管拥有一只168毫米、f/4.8的镜头，但是折叠后的体积看上去比使用状态时小得多，焦平面快门则是格尔兹公司的拿手技术，这架相机装备了一个速度范围为T、B、1/10－1/1200秒的焦平面快门；德国另一家赫赫有名的蔡司公司也在1929年生产出一种性能更为优秀的折叠式单反相机，取名米诺费斯（Miroflex 图6）。

图6 快门技术值得称道的米诺费斯折叠单反

    这也是一架使用9×12厘米干板底片的高级相机，它配有165毫米、f/2.7大口径镜头和一个高速焦平面快门，速度范围为T、B、1/3－1/2000秒。
五、镜头

    早期单反相机的底片幅面较大，镜头焦距相对较长，反光镜预留空间与镜头之间的矛盾并不显现。甚至，有些旁轴35毫米相机较长焦距的镜头上也能植入单反装置（图7）。

图7 装有单反镜头的徕卡旁轴相机

    但是，随着小型单镜头反光式相机的出现，传统设计理论已不能满足确保反光镜预留空间的问题。于是，与不同焦距等效视场的镜头设计理论逐步形成，并被利用于小型单反相机的镜头设计方面。这种设计方案一开始对短焦距镜头十分重要，由于标称焦距往往短于实际可能测得的焦距，所以，有人称采用这种（焦点后移）设计的镜头为后焦距镜头（图8）。

图8 135相机用腾龙SP17镜头及其结构示意

    后来，等效焦距的理论被延伸到变焦镜头的设计中，以实际焦距为衡量基准的情况下，焦点前移或焦点后移成了家常便饭。显然，后焦距之说已不能解释单反相机镜头设计上的特殊性。对新一代镜头而言，“焦距”越来越成为一种标称。

图9 不同焦距镜头对应的视场角

    其实，反映镜头有效视野范围的内涵性指标主要是视场角，它与原始焦距的关系（图9）形成了今天常见的标称焦距。不过，在这种借用视场角等效不同焦距的设计中，每种镜头都需要各种镜片的组合来实现必要的光学补偿，因此结像质量上会有些差异。主要表现在结像面的中心与边缘解像力方面的值差上，当然，这种值差越小越好。
 六、取景装置的变迁

    最早的单反相机一开始就采用了腰平取景方式，很显然这只不过是早期单反式绘画暗箱的派生技术。仅管取景屏上影像与实际景物出现左右倒置，但是，透过摄影物镜所观察到的画面与底片可能记录到的内容保持了高度一致性。这就确定了单反相机能够持续发展的关键要素。

    初期的单反相机使用毛屏聚焦，取景亮度低，很容易受到外界杂光的干扰。因此，在取景器上装加有效的遮光器就成为单反相机设计者们必须认真考虑的问题。为了尽可能缩小相机体积，遮光器的形式也有多种。其中，各种折叠式遮光器使用最为普遍。格雷费斯相机的取景遮光器具有三折能力，打开后便在聚焦屏上方形成一个塔式遮光帽，端口为眼罩，取景时眼罩罩于双眼，相当严密，能够最大程度地保证聚焦屏隔绝外界杂光，便于观察景物。

图10 装有后掀盖取景遮光器的RB Super Graflex相机

    直到1946年，格雷费斯的RB超级D型单反相机（图10）仍然使用这种结构。事实上，干板式单反相机相当一部分采用了类似格雷费斯的遮光装置。

图11 画幅尺寸为9×12厘米的ICA相机

    比如，1912年的ICA单反相机（图11），它有一个前掀盖的折叠式取景遮光装置，其道理与格雷费斯的如出一辙。20世纪30年代，4英寸甚至更小画幅的单反相机不断出现，这些相机大量使用金属构建，老式的折叠取景光罩已无法适应新产品的需要。于是，采用金属材料的折叠式取景遮光装置运应而生。

图12 使用127胶卷的爱克山泰单反相机，画幅尺寸4×6.5厘米

图13 使用120胶卷的科瑞勒单反，画幅尺寸6×6厘米

    如德国1933年生产的爱克山泰1型（Exakta First Model 图12）和1936年出品的科瑞勒单反（Reflex-Korelle 图13）等等。

图14 1935年斯勃特相机

    但是，相机小型化的结果也导致了取景遮光器的小型化，由于没有格雷费斯那样的眼罩取景最为支持，从而取景器的效果大打折扣。唯一增加取景亮度的方法是在聚焦屏上方装加取景目镜。世界上最早使用135胶卷的单镜头反光相机是前苏联的斯勃特（Sport 既“起点” 图14），它废弃了传统的折叠式取景遮光装置，改用具有放大聚焦屏功能的目镜，这种方式基本上解决了小型单反相机取景外扰的问题。不过，这种相机需要垂直取景，使用上并不便利，所以，该相机也装有一个平视取景窗，在完成对焦后用平视窗来重新构图。

    无论如何，在五棱镜出现之前，单反相机的取景问题一直没有得到根本解决。

图15 五棱镜反射示意图

    1950年，前东德的蔡司伊康厂发表了康泰克斯S型相机，它率先解决了单反相机取景景物左右倒置的问题（图15）。对照相机而言，这实在是一个划时代的技术革命。五棱镜将单镜头反光相机推向了一个新的里程。

    五棱镜之后，取景亮度问题成为首要。设计人员首先从最古典的、但又十分明亮的光亮式取景器上得到启发，稍后的35毫米单反相机开始被装入一块集光镜，它位于聚焦屏和五棱镜之间，取景亮度被有效提高。后来，具有集光镜功效的菲涅尔透镜取代了传统聚焦屏，取景器亮度再一次得到改善。
七、单反相机的发展

    19世纪末、20世纪初的单反相机主要以干板感光材料作为技术支柱，所以，大部分相机机体大而笨，且多为木体结构。进入20世纪，尤其在20年代以后，使用胶卷的单反相机逐渐增多，相机体积开始趋向小型化。

图16 恩希格·罗拉盒形单反相机

    1925年，有柯达第二之称的英国豪顿公司（Honghton's LTD.,London,England）开始向市场上发行使用120胶卷的恩希格·罗拉单反相机（Ensign Roll Film Reflex 图16），这是一架6×9厘米画幅的盒形单反，有一只4 1/4英寸、f/7.7的阿尔迪斯（Aldis）镜头。同年，干板相机也向小型化方向迈进。

图17 安诺费斯大口径单反相机

    如德国生产的安诺费斯（Ernoflex 图17）相机，它装有一只f/1.8的大口径镜头，纵走布帘快门，速度范围T、B、1/20-1/1200秒。但是直到二战结束前，单反相机基本上还是古典面貌，没有令人爱不释手的产品出现。

图18 具有自身特点的可瓦中幅单反相机

    1948年，对单反相机而言是重要的一年。这一年，瑞士维克脱·哈苏布兰德公司（Victor Hasselblad,Sweden）颁布了哈苏布兰德相机技术，哈苏1600F新一代中幅单反全面上市。它率先开创了基于全金属构建的高精密组合式单反相机的先河，其技术影响力持续至今。受哈苏的影像，日本的可瓦（Kowa 图18）、勃朗尼卡和玛米亚均有类似的产品面世，前苏联的基辅88、我国的东风相机也系哈苏的仿制版。在今天，哈苏依然是顶级产品之一。

图19 世界上第一架装备五棱镜的单反相机

    1950年，康泰克斯S型产品（图19）的诞生则是单反相机发展史上一个十分重要的转折点。从此，装备五棱镜的单反产品如雨后春笋、层出不穷。尤其在日本，各个生产厂家将目标集中到35毫米五棱镜单反相机方面。

图20 日本第一代五棱镜单反相机－－密伦达T型

    1955年8月，装有五棱镜的密伦达（Miranda）T型相机问世（图20），同后来的同类产品相比，其基本结构已初见端倪。

图21 脱普康R型单反相机

    1957年，东京光学公司做工精良的脱普康（Topcon）R型相机（图21）亮相，它的标准镜头口径为f/1.8，并已配有力矩式输片装置。

图22 受到广泛欢迎的旭·潘太克斯K型单反相机

    1958年，一度闻名遐尔的旭·潘太克斯（Asahi Pentax）K型相机（图22）面世，它在当年的布鲁塞尔国际博览会上夺得金奖。这架相机的基本构造相当典型，以致于衍生出K系列产品，并持续生产到20世纪90年代。1959年，尼康F型相机的发表，标志着五棱镜单反产品开始进入日本时代。

    从技术发展上看，爱克山泰小型单反相机的出现是一个分界线。此前的单反产品基本上是古典技术方式的产物。而后的产品日趋小型化，并更多地采用胶卷。二战期间，主要相机生产国先后介入战争，相机发展受到一定程度的影响。战后，德国的相机制造业重整雄风，希望继续独领前卫。

图23 俗称独眼龙的康泰弗莱克斯，具有独特测光装置，做工精湛

    在单镜头反光相机方面，蔡司产品不断推陈出新，东西两德均有建树（图23）。然而，尽管西德产品工艺出众，但东德单反相机给人们留下的印像似乎更为深刻。

图24 可换取景屏的普拉克蒂纳FX相机

    比如，1953年出品的普拉克蒂纳（Praktina）FX（图24），这是一架装有活动式五棱镜的单反相机，可以实现同轴平视取景、腰平取景和旁轴平视取景三种取景方式。

图25 使用120胶卷的潘泰康单反相机

    在中幅单反相机领域，潘泰康（Pentacon）66（图25）率先引入了135单反模式，使得潘泰康相机在6×6厘米的产品中独领风骚。但是，不可否认，二战后日本相机工业对世界的贡献。尤其在单反相机领域，日本产品技术上的创新精神是其它国家不可比拟的。

图26 反光镜可自动复位的旭费斯1型相机

    1952年，日本的第一架单反相机是旭光学工业公司的旭费斯（Asahiflex）1型（图26），该相机反光镜可以随快门按钮的动作翻转及恢复原位，已具备了后来的瞬时复位反光镜的雏形。

图27 具备自动预缩光圈功能的祖诺相机

    1958年，日本祖诺（Zunow）光学公司率先在祖诺相机（图27）上实现“自动光圈”功能。其工作原理是，卷片的同时快门上弦，反光镜和驱动光圈动作的弹簧就位；快门开启的同时，反光镜先行上翻，光圈随即收缩到预设值，然后快门动作。这种方式很快被推广。同年，美能达SR-2和密伦达B等单反相机就相继采用了这种“自动光圈”结构。1963年，脱普康RE超级型单反相机问世，它借助硫化镉光敏元件开创了TTL测光技术，拉开了单反相机镜后测光的发展序幕。

图28 全新信息显示的富士ST801相机

    1970年，富士ST701单反相机率先采用了蓝硅光敏元件，使单反相机的测光精度向前大大迈进了一步。1973年，富士ST801（图28）再创先导，它淘汰了取景器中的表针信息系统，改由发光二极管显示信息，从而确立了单反相机取景器信息化的发展走向。1975年，佳能AE-1全自动单反相机诞生，它是世界上第一架内装微型计算机的相机，该机采用了大规模集成电路（LSI）和两个双向性集成电路（IC）为主的运算中枢，首次实现了相机的高度电子化和自动化。1977年，美能达XD-7相机则率先引导了多种曝光模式的发展。

图29 1984年3月，柯尼卡FT-1内置马达相机，它是FS-1的后继型

    1978年，小西六工业公司在柯尼卡FS-1单反相机上淘汰手动输片，改由内置马达方式（图29）。1984年，美能达Maxxum7000完成了单反相机自动对焦的重大课题。至此，单反相机在技术上已经炉火纯青。 
  八、单反相机的种类

    从技术上宏观划分，单反相机仅有两类。一类是传统单反，另一类则是数字式单反。进一步分类则大致如下：

    传统单反

    （1）干板式单反相机。主要集中在20世界40年代以前，以美、英、德、法等国产品为众。其尺寸多为5英寸左右。

    （2）小型单反相机。主要指使用127、828、专用126。

    其中135单反品种最多，且大部分产品集中在20世界60年代以后，除24×36毫米标准画幅外，还有135半幅产品。如有名的奥林巴斯-潘（Olympus-Pen）F型相机以及后来的京兹·塞姆瑞爱（Kyocera Samurai）X3.0等。

    （3）中幅单反相机。主要是指使用120一类胶卷的单镜头反光式照相机，如哈苏系列、玛米亚系列、勃朗尼卡系列（图30）、宾得67系列等等。

图30：勃朗尼卡ETRsi单反相机，及PE100-220/4.8镜头拍摄的照片

    （4）微型单反相机。最早的微型单反相机使用特殊胶卷，如前苏联的Narciss，该机使用16毫米无孔胶卷，一个活动式取景器，画幅尺寸14×21毫米。

    1972年，柯达公司新型专用暗盒的110胶卷问世，随后,使用110胶卷的微型单反相机出现。较有名的如潘泰康·欧脱（Asahi Pentax Auto）110、美能达110变焦型等等。APS胶卷发表之后，相应的单反相机不断涌现，其体积小型化程度基本上也可以归类到微型单反相机中。

    数码单反 

    （1）一体化数字单反。主要指使用专业135单反相机构建的数字化产品，如尼康D1、柯达DC620、佳能EOS·DCS1等等。

    （2）数字背。主要指用在哈苏、玛米亚、勃朗尼卡等相机上面的数字影像记录装置，如我国生产的超意系列即属该类产品。