回眸历史 单反相机发展的八大经典设计
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【IT168 资讯】单反结构从发明到现在,已经有了百年历史,在这百年之中,单反一步步的完善发展,终于从最初简陋难用的木头盒子变成了现在人人都能用的平民产品,历史足迹也是堪称经典,那么我们就来说说单反史上一直延用至今的九大经典设计。2/22
单镜头反光镜设计,始于18613/22
实际上单反这个结构出现的非常非常早,甚至早到了相机出现之前,学过美术的朋友们都知道那个利用一片玻璃反射而临摹实物的创作方法,这就已经具备了最基本的单反结构了,在照相术发明之后,1861年,英国人托马斯·萨顿(Thomas Satton)则发明了具有相似结构的,于摄影镜头和感光元件之间装置有45°角反光镜的照相机,那时候还没有出现胶片,所以感光材料使用的是涂抹了卤化银的干板。4/22
如今最先进的数码单反相机,从基本结构上来讲,与1861年的先祖完全没有区别,单反系统的心脏是一块活动的反光镜,它呈45°角安放在胶片平面的前面。进入镜头的光线由反光镜向上反射到一块毛玻璃上。早期的SLR照相机必须以腰平的方式把握照相机并俯视毛玻璃取景。毛玻璃上的影像虽然是正立的,但左右是颠倒的。为了校正这个缺陷,现在的眼平式SLR照相机在毛玻璃的上方安装了一个五棱镜。这种棱镜将光线多次反射改变光路,将影像其送至目镜,这时地影像就是上下正立且左右校正的了。取景时,进入照相机的大部分光线都被反光镜向上反射到五棱镜,几乎所有SLR照相机的快门都直接位于胶片的前面(由于这种快门位于胶片平面,因而称作焦平面快门),取景时,快门闭合,没有光线到达胶片。当按下快门按钮时,反光镜迅速向上翻起让开光路,同时快门打开,于是光线到达胶片,完成拍摄。然后,大多数照相机中的反光镜会立即复位。135相机因为体积较小,所以使用了五棱镜把光路折成眼平的,而中画幅相机如果想做成类似的五棱镜光路则重量体积和成本都相当的高,得不偿失,因此大多还是腰平的(不过少部分中画幅相机也配有眼平取景器),大画幅相机则非常简单,镜头直接在皮腔之后的毛玻璃上成像,精确的调焦完成之后再装上胶卷后背拍照。5/22
五棱镜平视取景设计,始于19486/22
我们现在使用单反相机,通常都是把机器举到眼前,通过机背上的取景器窗口来取景,这种使用方式叫做眼平取景,而最早的单反却并非如此,限于设计上的原因,摄影师需要弯腰,从相机顶上才能看到取景器的内容,这种取景方式也叫腰平取景或者俯视取景。
1948年东德蔡司(CZJ,carl zeiss jena,也叫耶纳蔡司,是2战之后美苏分裂德国的产物)生产了史上第一台五棱镜平视取景单反相机Contax S,它最终确立了135单反相机的典型结构,一个镜头,有一个反光镜,然后有一块五棱镜将光路回转了一下,一方面将俯视光路变成平视,另一方面将取景的像左右正过来(俯视取景的时候像是左右相反的),如今最先进的数码单反相机,从取景的基本结构上来讲,与它1948年的先祖完全没有区别的。7/22
反光镜即时回弹结构,始于19548/22
现在用单反,都是这样的体验:取景,半按快门对焦,然后按下快门拍照,取景器里面黑一瞬间,然后继续取景拍下一张。这是一个很自然且连续的过程,如果按下快门按钮拍照,取景器一黑,然后一黑到底,非要你再按个其他的按钮才能继续取景呢?会不会让人抓狂?这就显出反光镜即时回弹结构的重要性了。9/22
1957年,旭光学推出了Asahi Pentax,这是日本首台135固定式五棱镜眼平取景单反相机。这台相机一改当时传统的旋钮式过片设计,引入了在徕卡M3(1954)和尼康S2(1955)上广受好评的快速过片扳手,再加上取自Asahiflex IIb的即时回弹反光镜和微棱镜对焦屏,最后还有通用性极好的M42螺口,Asahi Pentax一经推出即受到市场的热烈追捧,盛名之下,以至于旭光学当机立断的把公司名字从Asahi Optical改成了我们现在看到的Pentax。
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插刀式卡口的出现:始于195411/22
最早的插刀式卡口出现在1954年的徕卡M3上,就是著名的徕卡M卡口,当时的大概情况是徕卡之前使用的L39螺口没有专利,日本人仿制徕卡成风,尤其是尼康佳能这俩家,做工细致机身坚固,还有所改进的日制旁轴相机险些将徕卡逼死。54年徕卡痛定思痛,推出了M卡口,以专利来保护自己,这个策略相当之成功。M卡口虽然出现的早,但是却并非是出现在单反相机上,因此我们还要继续等到5年后的1959年。12/22
最早的单反相机和镜头之间的接口五花八门,到40年代的时候Praktica设计的M42螺口逐渐成为了接口的主流,而且由于M42接口标准是开放的,所以很多大大小小的相机生产厂都开发出了自己的M42机身,这也让M42成为影响力最为广泛的接口,没有之一,日系的相机厂家掺和进M42的也非常多,比如Pentax,Ricoh,Yashica,Mamiya,Fujica,Chinon,Cosina,Vivitar 等等,开发了近百部机身,其中Pentax坚持到了70年代中后期,才最终的放弃了M42,转而使用了K卡口,这就是著名的PK卡口。13/22
超过1/2000秒的高速焦平面快门:始于196014/22
快门速度是衡量单反相机性能的一大标杆,一般家用机也就在最快1/4000秒,专业机会做到1/8000秒甚至1/12000秒,当然这都是说的机械快门和电子控制机械快门,在数码单反出现之后,使用充放电时间来控制的电子快门那快起来就基本没边了,只要CMOS/CCD本身性能够好,成十万分之一秒也完全不是问题。随着技术的发展,快门也在消亡之中,目前很热的单电就完全不需要快门了,单电拍照时发出咔嚓咔嚓很像快门的玩意儿,其实应该叫快门遮光片,完全起不到快门控制曝光时间的作用了。15/22
快门是相机的核心部件之一,相机通过控制快门的开启时间来控制胶片的曝光时间,按照安装位置来分的话,常见的快门有镜间快门(leaf shutter)和焦平面快门(focal plane shutter),按照行走方向来分有纵走快门和横走快门,按照快门材质来分又有布帘快门和钢片快门,总体来讲,没有在单反上用镜间快门的,横走快门和布帘快门的速度很难做到太高。因此,现在的顶级机身上已经是纵走焦平面快门一统天下,至于快门叶片的材质则从早期的钢片发展到蜂窝钛合金片,再到现在的碳纤维复合材料叶片,整个一个材料科学的发展缩影。16/22
TTL测光:始于196317/22
早期的相机是没有测光系统的,一般都是估计测光或者使用外置测光表,然后发展到了机身搭载测光表的方式,这种做法相当的不准确,因为测光表所测到的读数只是它自己感受到的光量,而并非从镜头进入的光亮,随着电子技术的发展,CdS(硫化镉)测光元件已经可以缩小到装在机身里面的地步之后,终于出现了TTL(though the len,通过镜头)测光技术,由于是直接测量的镜头收集到的光线,测光的准确度大大提高了。
世界上第一台成功加入TTL测光的Topcon Super D是真正的全开光圈TTL测光,但第一台成功市场化的TTL测光单反Spotmatic采用的是所谓的收缩光圈测光。镜头本身是自动光圈没错,但是在镜头座的左边有一个开关,推上去,光圈收缩才能显示实际的测光值。不能说不方便准确,但是却把自动光圈的问题带了回来,大家又要忍受那痛苦的眼前一暗。这种设计和螺口本身的结构也有关系,但是收缩光圈测光作为一种成功的方式被保留了下来。当时同样收缩光圈测光的卡口也有佳能FL等不多的几种,基本上也是因为机械结构的限制造成光圈耦合很难实现。这几家后来依靠在卡口/螺口内增加耦合机构的方式实现了全开光圈测光,但那已经是尼康,美能达用卡口实现全开光圈TTL测光很多年以后的事情了。18/22
现代多层镀膜技术:始于197119/22
最早的镜头是没有镀膜的,有的甚至连镜筒内部消光和镜片边缘发黑处理都没有,然后出现了单层镀膜,不过这主要是用在军用望远镜上用以实现镜片消光,降低被敌人发现的可能性,而在民用相机领域,1941 Kodak公司生产首次采用镀膜镜头的照相机Ektra,但多层镀膜(Multi Coating)第一次出现在单反上,应该从70年代初宾得推出SMC镀膜的太苦马镜头开始算起。20/22
宾得在1971年推出了SMC超级多层镀膜的太苦马镜头,在当时可以算是举世瞩目,虽然在此之前,尼康,佳能和徕卡都掌握了多层镀膜技术(3-4层)但是超过6层以上的镀膜仍然是难以完成的目标,另一方面,Fuji宣称他们开发的电子波束镀膜EBC (Electron-Beam Coating)可以达到11层,已经处于领先地位,他们将EBC镀膜技术用于某些电影摄影机镜头,并用于1964年奥林匹克运动会,但并未用于民用镜头的开发,此后在宾得SMC的压力之下才逐渐开发EBC和超级EBC的富士龙摄影镜头,并取得了良好的市场反应。21/22
自动曝光:始于197822/22
现在用单反相机,只要不是放在M档,用户随便按按快门按钮就能获得一张曝光基本正常的照片,这其中功劳最大的有两个东西,1是自动对焦系统,2是自动曝光系统。自动对焦可以让你获得清晰的合焦点,而自动曝光则决定了这张照片能够获得正确的曝光。
卡口的和TTL测光的应用使得自动曝光更加容易实现,虽然早在1963年 西德Zeiss推出第一代135快门优先单反相机Super Contaflex,使用的还是M42螺口,1976年canon推出第一台快门优先光圈自动的照相机Canon AE-1,1977 Minolta公司推出兼有光圈先决和快门先决的照相机 MinoltaXD-7,1978 Canon公司推出第一台程序自动曝光相机 Canon AE-1 Program,值得说一下的是佳能AE-1首先实现了自动化装配生产,并成为第一种装置有中央微电子处理器的135单镜头反光照相机,这种相机曾经创造过500万台的销售记录,从1976年推出之后直到1984年,AE-1和后继型号AE-1P连续8年夺得日本单反相机销售量第一名。