来源: 作者:陈磊 发布日期:2010-05-03 |
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随着价格的逐渐走低,数码单反相机从阳春白雪成为了寻常人家的案头玩物,甚至已经部分取代了高端的消费类数码相机,承担起居家出游记录日常生活的功能。那么,最早的单反相机出现在何时?为什么要称之为单反相机呢?它的发展历程中经过了怎样的变化和革新?单反最终会往何处去?本文将为你解答这些问题,重现一个单反发展的清晰脉络。
单反相机的缘起
单反相机全称是单镜头反光相机(Single-lens reflex camera,SLR),这个名字是由它的结构得出来的,单反相机都有一个用于成像和取景的镜头,有一个反光镜来切换光路用于成像或者取景。
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。
135单反相机则是在莱卡确立了35mm摄影用135胶片标准之后出现的,1936年,Ihagee公司制造第一台135单镜头反光俯视取景相机Kine Exakta(国内翻译为爱克山泰)。下面是Ihagee公司第二型Kine Exakta的照片,它在1938年上市。 在1936年出厂的第一型Kine Exakta十分罕见(因为生产量很少),品相好的差不多都在收藏家手中,偶而在二手市场上看到的不仅要价奇高而且品相令人伤心。不过36年的第一型和38年的第二型差别不大。和现代单反相比,这台相机在结构上有很大区别,它是俯视取景的,而并非现在的平视取景型,1936年五棱镜还没有发明呢,暂时先凑合了吧。
Kine Exakta与往后的Exakta主要机型有一个有趣的功能。在机底处有一个小缧丝把它转松后向外拉,就会带动一片小刀片把在相机内的底片切断,于是没照完的部份留在片匣中,照完的部份得要在暗房中取出,于是照完的部份就可以冲洗了。 其实要说到135单反相机的出现,推动力量和直到现在推动它发展的最重要力量都是同一个:体育摄影的需求。旁轴135相机一经推出就因为携带和使用方便而在新闻用户中流行开来,一些纪实摄影的大师也应运而生,不过旁轴相机限于结构,使用焦距超过135mm的镜头非常困难,而为了1936年柏林奥运会的需求,各大镜头厂都纷纷推出了长焦镜头,比如Zeiss的Olympia Sonnar 180mm f/2.8就是典型代表,在这种情况下,便于携带,同时又能够方便的搭载长焦镜头的单反相机就应运而生了。 这个时代的单反相机还是俯视取景的,拍摄的时候需要从相机正上方看下去,使用的手法类似于现在腰平取景的中画幅相机,对于以方便取胜的135系统来说,俯视取景这种完全违背了人体工程学原理的非人道使用方式必然会遭到淘汰,广大腰肌劳损的摄影师要到本文的第二页才能获得拯救。 |
五棱镜的出现
俯视取景相机在使用的时候很麻烦,和135本身轻巧方便的初衷不符,而且由于没有微棱镜的辅助和限于135片幅本身尺寸较小,弯腰驼背的在毛玻璃上调焦也是很痛苦的事情,腰肌劳损恐怕是当时摄影师的职业病了。处于更快反应速度和更好的使用体验的需求,迫使单反相机从腰平取景走向眼平取景。解决之道名曰五棱镜(pentaprism)。
五棱镜是一个用一整块玻璃切削而成的有5面反光面的棱镜,用以把光束折射90度。光束在棱镜内反射两次,可以把影像的左右颠倒过来,这个结构被称为五棱镜眼平取景器(pentaprism eye-level viewfinder )。
五棱镜内的反射并非由完全内反射造成,由于光束是以少于临界角(critical angle)进入,两个反射面是镀上反射物料以造成镜面的反射效果,而两个传递面则镀上防反光涂层以减低反射。五棱镜第5面则在光学上不会被使用,现代相机上使用的五棱镜则常常会在反射面上以真空镀膜技术镀上一层银膜并且在外面覆盖黑色的保护涂层以加强反射效果。
五棱镜光路
理论上讲,五棱镜的反射视野率是100%的,不过限于成本和机内空间还有产品的市场定位等等原因,大多数单反相机的视野率并不会做到100%(取景器视野率也是区分专业和准专业机身的一个标杆),近年来在厂商丧心病狂的削减成本的做法下,还出现了以五面镜代替五棱镜组成光路的单反相机,这种相机的取景器常常会显得比较暗淡,不如五棱镜那么明亮,代表机种就是尼康的D70/D70s(当然也有类似于奥林巴斯E330之类用特殊的五面镜结构来达到Liveview功能的情况,这种做法不常见)。
比较值得一提的是,光学巨人蔡司在开发自己的单反相机的时候,在成像的毛玻璃(学名叫对焦屏)和取景器之间加入了一块儿菲涅尔透镜(Fresnel Lens)来提高取景器亮度方便对焦,这个设计自此之后就成为单反相机的固定设计,拧下任何一台单反相机的镜头,从反光镜箱里面往取景器上看,你都能看到菲涅尔透镜独有的一圈圈的花纹(话说不少人不知道菲涅尔透镜是啥,可以看看这个链接)。
1949年,东德蔡司(CZJ,carl zeiss jena,也叫耶纳蔡司)生产了第一台固定五棱镜平视取景单反相机Contax S(1949-1951年在产),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),至此,单反相机的标准结构已经确立了,即使是目前最先进的35mm数码单反相机也依然维持了这个基本的结构。
作为相机生产大国,日本的第一台五棱镜平视取景结构相机是Asahi Optical(旭光学,后来公司更名为Pentax,就是大家很熟悉的宾得)在1952年推出的Pentax 67,这是一台中画幅相机。Asahi Optical 同年还推出了腰平取景的35mm单反相机Asahiflex I ,只是没有使用五棱镜眼平取景器,而始依然保持的腰平俯视取景的设计,有意思的是,这台相机一直生产到83年。
解决了取景方式不人道的问题之后,35mm单反相机面临的下一个麻烦是什么呢?请看第三页。
即时回弹反光镜结构的诞生
早期的单反相机取景和拍摄要分几步的,反光镜要要给快门上弦之后才会落下,光圈和旁轴镜头一样是全手动的,要先开到最大光圈取景,在昏暗的腰平毛玻璃上对焦,然后折算一下光线,调到你想要的那一档光圈,按快门,咣当一声巨响后眼前一片漆黑,至于到底没有拍到你想要的东西就只有天晓得了。SLR是如此的麻烦,以至于大部分记者宁可用大中副新闻机也不碰单反,卡帕,布列松那一代人也没有用SLR的,不是他们不想,而是SLR实在是太不成熟。直到1954年Pentax做出了Asahiflex IIb,才有了第一部的反光镜即时回弹单反相机,这样,135单反相机才算是真正的进入了实用化的阶段。
鉴于本节三言两语就讲完了,故而说些题外话凑字数。宾得这家公司虽然近几年不行了,但是在早年的相机市场上那可是响当当的日本一霸,技术开发上也很有点锐意进取的意思,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。
Asahi Pentax
我们前面说新闻用户尤其是体育摄影的需求才是推动着单反相机发展的重要力量。尝试过拍摄运动题材的朋友都会明白,在这种应用中,相机的快门速度至关重要,没有高速快门,很难凝固住最精彩的一瞬间,下面我们将会说说高速快门的发展。
高速纵走焦平面快门
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。
虽然焦平面快门出现的非常早,但是速度却怎么也做不快,早期最好的是Ihagee生产的127幅面相机VP Exakta所用的快门,速度范围从1/25秒到1/1000秒,加上B门和T门,这个快门在当时非常先进,直到1960年,才由柯尼卡开发的单反Konica F超过。Konica F搭载了名为Hi-Synchro的纵走幕帘快门,最高速度为1/2000秒,闪光同步为1/125 秒。在当时为最快。想想直到七十年代,最快的专业相机也不过是1/1000秒而已(要到71年的佳能F1才有1/2000的横走金属幕帘快门)。
但是因为这个快门制造麻烦,而且太出色了,没有其它的制造商跟进。( 柯尼卡从1953年开始花了7年来研制这部快门,另外从1955年开始花5年研制机身。)碰巧的是,在1957年左右,一个日本发明家独立的研制出一个新颖的快门。他试图向各大公司推销自己的发明。
Mamiya很感兴趣并做了两年的研究。但是,Mamiya最后没有生产这部快门。Mamiya觉得非常抱歉就把这部快门介绍给Copal。Copal在Konishiroku(Konica)和Mamiya的财力支持下对这部快门进行了彻底的开发。同时Konishiroku(Konica)和Mamiya 也把自己的快门技术提供给Copal。Konica的Hi-Synchro快门对Copal的影响很大。不久Asahi Kogaku(Pentax)加入了联盟,然后到了1961年,第一部Copal Square I 开发出来了。
当时,只有Mamiya,Konica和Pentax才能用这部Copal快门。但是Mamiya制造了Nikorex F(不是Nikon),所以这部相机是第一个使用了这部快门的相机。
1965,Copal Square S 开发成功,这是最著名的Copal 机械快门,以后被用在各种各样的相机身上。同年Konica用此快门制出Auto Reflex。此后,Copal快门不局限在这三家公司,所以,Copal S快门被用在Nikkormat FT,Sigma Mark-1,Ricohflex TLS401,Singlex TLS,Exacta Twin TL,Cosina Hi-Lite等等相机上。1965年Copal S 快门被大量的模仿制造. 直到90年代还还有许多SLR 在用这部快门和它的模仿品。更值得说的是,60年代用这部快门制造的相机很多到现在依然准确无误。速度从B门,1秒到1/1000秒,闪光同步为1/125.这在当时的机械快门里都是最高的。
焦平面快门的工作原理
焦点平面帘幕快门位于照相机焦点平面前方,它的作用是在未曝光之前遮挡光线,使胶片不见光;在曝光时控制胶片的有效曝光时间。快门一般是装在机身上的独立部件,便于装配和维修。纵走式焦点平面快门的制作材料有钢片和铝合金,也有采用塑料及合金复合式材料。快门由两层帘幕、电磁释放装置和减震装置组成,两层帘幕分别称为第一帘幕(或前帘)和第二帘幕(或后帘)。每一层帘幕由数片(一般为4至6片)非常平直的小薄片相叠而成。这些小薄片在杠杆的控制下,即可以迅速展开,又可以彼此灵活地重叠在一起。展开之后,其相邻的小薄片之间始终仍有一部分彼此相重叠,因此相邻部位始终不会漏光。
在未曝光之前,只有第一帘幕展开,挡住未曝光的胶片;而第二帘幕则是重叠收缩,位于胶卷片窗的底部。(在手动卷片的单反机中,未上快门之前是两层帘幕都挡住未曝光的胶卷;进片及上快门之后,才是一层帘幕挡住胶卷)。
曝光时,第一帘幕向上收缩,使胶片暴露在成像光线下进行曝光。当设定的快门速度低于最高闪光灯同步速度时,在第一帘幕完全收缩到头后,第二帘幕经过一定时间的延迟后(延迟时间视快门速度大小而定)才开始展开。当设定的快门速度高于最高闪光灯同步速度时,在第一帘幕未收缩到头时,第二帘幕就开始展开,两片帘幕之间形成了一条宽度小于24mm的裂缝 (35mm照相机的胶卷规格为36×24mm), 该裂缝以一定的纵走速度扫过胶卷平面,使胶卷曝光。曝光结束时,第一帘幕完全叠合在片窗上方,第二帘幕完全展开,将片窗遮严。在进片过程中,第一帘幕展开后,第二帘幕再收缩,为下一次曝光做好了准备。
实际上这条裂缝的行走速度低于所设定的快门速度,但胶卷平面上每一点的曝光时间却正好是快门速度所对应的时间,所以从理论上分析,每一张底片所记录的景物不是同时曝光的,而是分先后的,但这种差别太小了,以至于在日常摄影中可忽略不计。但在高速摄影中,这种差别会造成画面畸变。
调节快门速度实际上是调节两块帘幕之间的缝隙的宽度。有些人认为调节快门速度是调节快门帘幕的行走速度,这是不正确的,在快门动作时,帘幕的行走速度是不变的(如Nikon F4和Canon EOS-1的帘幕行走速度为2.7m/s)。目前最高的快门速度是1/12000s, 而最高闪光灯同步速度是1/300s(除了采用频闪实现的高速同步外)。这一切都要归功于用轻型材料来制造快门和电子技术的发展。
快门的释放装置为电磁式的,由电磁离合器控制。在快门释放前,电磁离合器处于释放状态,当操作者按下快门释放钮时,电磁离合器通电,将快门帘幕吸起,开启快门帘幕。减震装置的作用是消除快门帘幕收缩和展开所引起的震动。
虽然焦平面快门出现的非常早,但是速度却怎么也做不快,早期最好的是Ihagee生产的127幅面相机VP Exakta所用的快门,速度范围从1/25秒到1/1000秒,加上B门和T门,这个快门在当时非常先进,直到1960年,才由柯尼卡开发的单反Konica F超过。Konica F搭载了名为Hi-Synchro的纵走幕帘快门,最高速度为1/2000秒,闪光同步为1/125 秒。在当时为最快。想想直到七十年代,最快的专业相机也不过是1/1000秒而已(要到71年的佳能F1才有1/2000的横走金属幕帘快门)。
好吧,现在的单反相机既高速又方便,而且基本上使用了人道主义的工作方式来避免摄影师沦为一个可耻的腰肌劳损患者,按说已经非常完善了,不过,新的问题又出现了,这次居然是……“卡着了”?!
让我们到下一页去解决这个卡住了的问题吧。
有一个流传甚广的笑话说:“牙齿为什么会疼,大葱为什么会烂在地理,女人为什么会怀孕原因都只有一个:拔出来晚了”。拔出来晚了都尚且如此,那要是拔不出来又该如何是好呢?单反相机就不幸遭遇了拔不出来的尴尬。一切让我们从头说起,当然,这个头是镜头的头,禁止联想。 插刀式卡口:卡住了的解决之道
可更换镜头是单反最根本而且是最宝贵的特性之一,最早的单反相机和镜头之间的接口五花八门,有螺口也有插到式的卡口(其实到现在也没好到哪去,仍然是五花八门,只不过已经没人用螺口了而已),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,其中顽固的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(话说这个K卡口也是个神奇的东西,兼容性出奇的好,比尼康F卡口都要更好)。
M42虽然通用性好,但是却有着结构上的缺陷,比如日常使用中镜头拆装麻烦,碰到偶尔有热胀冷缩的环境中镜头拆卸和安装都会变的非常困难(简单点说就是镜头拔不出来了),最重要的是M42卡口无法实现光圈联动测光,看看现在的单反相机的主要拍摄界面:半按快门启动测光,全按下去开启快门暴光。这已经是通用设计了。但在上世纪 60-70 年代,全开光圈测光还是新鲜玩意。而绝大多数 M42 镜头都还是收缩光圈测光(stopdown)用的单针设计。所以当时的经典设计就是以Pentax SP为代表的机身上有一个 stopdown 的按钮。使用时要先按下这个按钮来测光,然后在用另外一只手按下快门钮来开启快门暴光。如果我们把现在的这个过程叫做一步的话,那 stopdown 测光就是两部了。挺烦的吧?
面对着M42的缺陷,Pentax这个日本单反相机的鼻祖选择了继续小修小补的做法(真不愧是顽固的pentax荣誉称号获得者呀),而佳能尼康这样的没啥历史负担的新来者则选择了换用插刀式卡口的做法,分别推出了F卡口的nikon F和FL卡口的佳能Canonflex,在接口上解决了收缩光圈联动测光的麻烦。不过科技总是在继续发展的,自动对焦的变革到来之后,佳能选择了抛弃过去的积累,改用EOS EF全电子化界面的接口,而尼康则选择了继续在F卡口基础上修修补补的做法(F卡口先是改进为AI实现光圈优先AE,然后又改进为AIS,然后是AF)。就目前的发展来说,EOS的全电子化界面显然代表着未来发展的方向,这种接口取消了机械传动部分,代之以电子触点,提高了卡口的机械性能和密封能力,我们可以肯定,在可预见的将来,尼康在将镜头全面AFS化了之后,F卡口也必将发展成为一个全电子界面的卡口。
到这里为止,35mm单反相机已经足够好用而且可靠了,那么,下一步单反相机会往何处去呢?欲知TTL测光,AF自动对焦,AE自动曝光,多层镀膜等等进一步的发展。
螺口变卡口,解决了单反更换镜头时常常面临的拔不出来的问题,但是对于用户来说,使用相机拍照,最重要的事情却并非卡口或者螺口,而是测光。
所谓测光,就是根据所拍对象的照度来决定胶片的曝光时间,反映到机身操作上,就是设置快门速度和光圈的组合了。和现在的单反不一样,早期单反没有自动测光表,什么光线下使用什么快门和光圈的组合,都要看摄影师自己的经验了,时间长了,自然也就诞生了类似于阳光16法则这样确定曝光的顺口溜,胶卷盒上也会大概的印着各种典型光线情况下凑合用的大体曝光组合。但是,这一切对于严肃的摄影师来说,是远远不够的。
TTL测光
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。
虽然的摄影大师都是熟悉光线变化如自家卧室的强者,根本不需要测光。只是附庸风雅的有钱人多了,测光仪器也成了必需品。最早的测光表不用电,甚至连任何感光元件都没有。大体上是一个木盒子上装着一块圆盘形的灰色玻璃,颜色在一圈里由浅到深周而复始。测光就是透过灰玻璃一边看一边转动圆盘,直到什么也看不见了就在盒子上的一个小窗里读出一个测光值,是不是很好玩?
那些觉得木头盒子不好玩的人用光电池和光电阻做出了种类繁多的手持测光表。手持的表虽然看起来很专业,但是一手抓机,一手持表快拍还是会顾此失彼,如果没有长第三只手或者请一个助手来给你测光的话,那就要想办法把测光表整合到机身上。稍微有些头脑的厂家推出了肩扛式测光表,通过一个连杆和快门速度盘连动,一个指针对准当前对应的光圈值,又免了用户的劳神,又让很多人心甘情愿的多掏钱买一个只此一家的外挂测光表,这大概就是所谓的皆大欢喜。日久天长,测光表在机身上生了根,成了不可分割的一部分。进一步的的改良是测光显示被放到了取景器内,免去了把眼睛从取景器上移开去看测光数据的麻烦。
当然,那时测光元件还都是放在摄影光路之外的,测光范围也很模糊不清。虽然这些问题都能克服,但是应用各种滤镜和近摄器具所需要的补偿却还是完全依靠经验,没有经验的初哥就只好找个板凳,坐下来拿出纸笔,图表,慢慢地计算曝光。我们知道二战后各国人民的生活水准都提高了,当厂家们发现自己赖以生存的衣食父母就是这些拍生活照为主的普罗大众的时候,他们不得不把相机做的更加易于操作。 内测光就是为了使用更方便,测光更精准而诞生的。
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(螺口镜头的光圈环不能准确的和机身耦合),但是收缩光圈测光作为一种成功的方式被保留了下来,顺带着M42的流行贻害了无数家相机厂家,那是另一个故事,这里暂且不表。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。
有了内置测光表的帮助,即使是刚刚开始摸相机的初学者也能够自如的使用相机了,在懒惰这个人类本能的驱动下,自动曝光也是理所当然的出现了。
镀膜
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(例如蔡司顶顶大名的T*镀膜最早就是为军用开发的),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,但镀膜技术的大发展应该从70年代初宾得推出SMC镀膜的太苦马镜头开始算起。
现代镜头上的镀膜大而化之可以分成两种,一种叫增透膜,是增加光线透过率的,而另一种镀膜则是改变镜头的色彩光谱透过特性的,比如一支镜头种某一片镜片所用的光学材料虽然折射率等等指标很好,但却存在偏黄现象,那就给它镀上一层光谱遮断膜,把偏色纠正回来(宾得那仨公主都使用高折射玻璃,因此都有些略微偏黄),而现在镀膜技术的发展已经可以补偿一些较为廉价的光学材料的不足之处,镜头的设计已经不必像过去一样使用昂贵的特殊配方光学玻璃来完成,所以新的镜头一般都是在每个镜片的空气接触面上都有多层镀膜的,这也从另一方面凸显了镀膜对于镜头的重要作用。
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。
多层镀膜使得开发现代的超广角镜头和大变焦镜头成为可能。随着变焦镜头的流行,焦距的长度和变焦范围逐步扩大(需要更多的光学组件),为了保证光学质量多层镀膜技术就变的非常重要。
有意思的是事实上几乎所有的主要镜头制造商(包括Canon,Nikon和Zeiss)都付授权费给宾得以使用部分或全部的多层镀膜工艺,以能够接受的成本在光学元件的表面镀上很薄的防反射化合物。Leica却依然坚持他高贵的地位,宣称多层镀膜技术对控制眩光的帮助非常微弱,而减少光学元件的数量来控制眩光更为有效。不过当多层镀膜专利技术过期以后,Leica突然改变了原来的立场,象其他厂家一样开始采用多层镀膜技术了。
今天多层镀膜技术几乎出现在每一个光学设备上,甚至包括日常戴的眼镜和略微高级一点的放大镜上。
数码时代终于来了
本文的最后一部分,我们将进入波澜壮阔的数码时代,自从数码相机出现之后,单反市场经历了重新洗牌的混乱和新秩序的建立,这一过程即时到现在也仍在进行之中,就让我们再次一起踏入单反相机的追梦之旅吧。 和人类其他的实用技术一样,CCD传感器最早也是应用于军事上,1976年开始投入使用的KH-11照相侦察卫星上已经装备了线扫描阵列CCD传感器,用于拍摄地面目标并且可以使用中继卫星即时将图像数据传回地面,数字技术的应用使得这种卫星的响应时间缩短到4-6小时,相比过去使用胶卷拍摄,再用返回舱将胶卷送回地面的照相侦察卫星1-2周的反应速度来说,快了成百上千倍。
KH-11照相侦察卫星,核心结构和哈勃太空望远镜基本一样
和大多数技术一样,军用的尖端技术总会逐渐往民用方向转移,数字成像技术也不例外,但是线扫描CCD用在卫星上可以,用在相机上却是理所当然的死路一条,因此这种技术最终被发展到另一种民用产品扫描仪上,数码相机自然还要想想别的出路。
众所周知,第一台实用化的数码相机是在1974 年由柯达应用电子研究中心工程师的Steven Sasson赛尚发明的,这个外形丑陋无比,重达8.5磅,需要使用16节AA电池来驱动的丑八怪CCD仅仅只有1万像素,但它却开创了整个数码影像时代。
早期的数码相机性能上比较类似于现在的摄像头,迫于CCD生产成本的居高不下,单反相机数码化困难重重。那时的柯达还处于潮流的风口浪尖之上,不像现在这样暮气沉沉。1991年,柯达在尼康专业机身F3的基础上推出DCS 100。这部机器使用了一块1.3M像素的CCD,等效焦距倍率为1.8。
有个八卦不得不提,财大气粗的尼康铁杆粉丝NASA在F4的基础上做了个F4ESC Electronic Still Camera,并且在1991年将其带上了太空,为人类的探索太空事业做出了杰出的贡献。F4 ESC采用了一块儿物理尺寸为15mm X 15mm,分辨率1024 X 1024的正方形CCD,不过这毕竟是NASA自行改装的产品,算不得量产版。
从1992年的DCS 200开始,AF机身开始被采用。DCS 200基于尼康F801s(N8008s)机身,使用的CCD为1.5M像素。有意思的是这块CCD面积比DCS 100上的那块反而要小一些,等效焦距倍率达到了2.5。
1994年DCS 200被DCS 420所替代,仍然使用同样的CCD,但机身升级为F90X(N90S)。1995年出现的DCS 460是一个大突破。虽然机身仍然是F90X,但是CCD却达到了当时创记录的6M像素,等效焦距倍率也减少到1.28。当然这部机器的价格也是同样的惊人,竟为数万美元。
尼康和柯达还推出了一系列以尼康APS机身Pronea 6i为基础的数码单反相机,可以使用APS系统的配套镜头,使得机身的体积和重量有所降低,价格也相对低廉一些。
其实从这里就可以看出,尼康在和外人合作的时候及其小气,北京话讲就是鸡贼,一直没有给柯达提供专业机身,最高的一部不过是个F90X而已,反观佳能,第一次和柯达合作就提供了当时最好的EOS 1N(1995 DCS1),尼康的这种鸡贼态度先是坑了柯达,然后又坑了富士。在跟富士合作时,早期的S1pro居然只给了个F60的机身,到S2和S3勉强给了个F80机身,但依旧没有协助富士搞定机身供电的问题,这就导致了S2Pro那个及其傻(哔)的供电系统,需要CR123和AA电池同时供电才可以使用,直到S3Pro才算是解决这事。
像一切事物初生时的状态一样,早期数码单反相机发展极为混乱,主流产品是柯达利用尼康和佳能机身所制作的DCS系列数码单反相机,主流的思想还是放在给传统的胶片单反加装CCD传感器来达到数码化的目的,这种首尾兼顾的方式已经被证明是行不通的,很快的,一体化机身的数码单反相机出现了。
我们前面说过,早期的数码单反设计思想大多是让胶片机具备数字成像能力,因此新产品往往是在胶片机身上换个后背而已,和我们现在见到的一体化数码相机不太一样,徕卡前段时间走投无路停产的DMR模组就是这种思想下开发的产品。
1995年,尼康推出了与富士合作生产的新型数码单反相机E2和E2s。和以前的DCS系列的设计思想不同,E2/E2s不再照搬传统的胶片机身,而是采用全新的一体化机身设计。感光元件是富士提供的1.3M像素2/3英寸CCD。E2/E2s最特别之处是尼康新开发的Reduction Optical System(ROS),通过一组光学元件将光线汇聚到面积远远小于35mm胶片的CCD上,从而保持镜头的视角不变。
看上去似乎很美,但是付出的代价是镜头的有效光圈严重缩水,成像质量也受到影响(这个很好理解,跟镜头上加个增倍镜会恶化像质缩小光圈是一个道理),而且还有一些镜头不能使用(主要是屁股太长的广角头)。同时机身内部结构的复杂化也导致体积的膨胀,E2/E2s的机身看起来更象中幅机,重量也增加了不少。
1996年和1998年,尼康又相继推出了后续机型E2N/E2Ns和E3/E3s,基本设计没有多大变化,只是指标和功能上有一定提高。E系列机型可以认为是尼康为解决小面积感光元件导致的镜头视角变化问题而作出的一次大胆尝试,当然了,不太成功,不过至少证明了此路不通。就在E系列最后一代机型E3/E3N推出之后一年,具有划时代意义的尼康D1横空出世(可怜的富士又自掏腰包给人做了嫁衣)。
传说中的相机大厂美能达也在与尼康的E2/E2S同一年推出RD-175,而且在设计思路上也基本相同。RD-175采用的机身是美能达的Dynax 500Si,感光元件是1/2英寸的低分辨率CCD,为了实现1.75M的分辨率,一共使用了3块CCD。由于CCD面积太小,美能达也象尼康一样使用了光学组件汇聚光线,但等效焦距倍率只减少到2而不是象尼康那样达到不变。跟尼康一样,这部机器也不得不牺牲镜头的有效光圈,同时机身的体积和重量也有所增大。
之后美能达又推出了一部数码单反机身RD3000,使用美能达Vectis系列APS单反相机的配套镜头。一共有5支APS配套镜头可以使用,覆盖从17mm到240mm(35mm等效焦距为26mm到370mm)的焦距段,甚至还有一支50mm的微距头。美能达仍然坚持使用多块低分辨率CCD实现高分辨率的策略,RD3000使用了两块1.5M像素的CCD来达到2.7M的总像素。
我们之前说过,尼康花了很大功夫在E2上面做了个Reduction Optical System(ROS)试图用增加一组透镜的方式来补偿使用小面积CCD的时候视角变化问题,这事吧,其实有个更简单的解决办法,做个尺寸和35mm胶片相同的CCD不就可以了吗?于是,全幅数码单反相机就成为了工程师和用户们都孜孜以求的目标。
最早达到这个目标的是大名鼎鼎的康泰时(CONTAX),2000年,已经归属京瓷(KYOCERA)集团旗下的康泰时发布了N digital,全球首款35mm全画幅数码单反相机。N digital是在N1的基础上开发出来的,搭载了一块儿飞利浦出品的600万像素CCD传感器。这块传感器的特点有两个,一是面积达到了35mm全幅24mm X 36mm尺寸;二是噪音特别大。
当然成本也很高这就自不待言了,N digital在2002年上市,价格高达800,000日元(我没写错,你没看错,就是80万日元,折合当时人民币差不多6万块),价格的高昂加上飞利浦传感器的离谱表现令N digital上市之后恶评不断,最终导致康泰时陆续停产了旗下所有产品并最终退出相机市场。
同时期想要做全幅单反相机的傻大胆其实不少,不过下场好像都不太好。现在公司已经灰飞烟灭只剩下品牌音容宛在的宾得算是一个,宾得在对市场风向的嗅觉方面一直不太灵敏,反应液不够快(又该拿M42举例子了),在开发数码单反的动作上也比柯达佳能尼康都要晚,不过动作并不慢,大跃进机型K1D一开始就走的是一步到位的路子,和末代胶片机皇MZ-S同步开发(机身是相同的),直接使用全幅影像传感器,听起来很先进,不过最后还是胎死腹中了,这到底是为什么呢?
K1D的核心是一块儿600万像素全幅CCD传感器,听起来耳熟?是不是哪见过,其实就是N Digital用的那个不靠谱的飞利浦。宾得虽然反应慢,可并不傻,研究了一下发现K1D制造成本高昂而市场预期不好,当机立断的将其雪藏,不予上市,现在看来是十分明智的决定,至少比Contax多活了好几年就是明证。
另外值得一提的是美能达当年其实也开发过全幅数码单反,但基于同样的考虑并未投入量产,不过依然没有逃脱倒闭转卖的命运,勉强量产的死掉了,不敢量产的也死掉了,这就是命啊。
从此,数码单反相机的开发就走上了35mm全画幅和APS画幅两腿并举的路线,一直到现在。
我有一个梦想,总有一天,数码单反相机不再是专业用户的宠儿,每一个喜欢摄影的朋友都可以轻松的使用它。在自动对焦,TTL测光,自动曝光功能出现之后,单反相机基本做到了易用,但是离"是人都会用"这个目标还有一步之遥,这一步,就是取景。
细心的朋友会注意到,一个从没有接触过单反相机的初学者拿起来,第一个使用上的难点就是如何取景,相对于傻瓜DC方便的LCD取景来说,数码单反小小的取景器显得非常的没有亲和力,Liveview的出现从根本上解决了这个麻烦,从此单反也可以像DC那样使用,喜欢摄影的朋友可以关注影响本身,而不用花费太多的时间去学习相机如何使用,这一点对于女孩子来说尤其重要。
奥林巴斯在2006年发布的E-330是第一款搭载了具有实用价值的Liveview取景功能的数码单反相机(此前在富士S3 PRO上出现的LCD取景功能几乎没有实用价值),它采用两块传感器,一块用于成像,另一块用于LCD取景,通过一个特殊的由反射镜组成的光路,E330可以控制光线投射在哪块传感器上以获得相应的功能。
E-330创新的设计使得DSLR首次具有了较为实用的Live View功能,不过E330为了对焦的速度和效率考虑,依旧保持了使用TTL相位检测自动对焦,因此在LCD取景模式下E-330需要降下反光板以使E-330实现自动对焦功能,而当对焦结束后又要抬起反光板以保持LCD取景状态(和E3的Liveview一样)。
Liveview发展到现在,早已经不是当初的吴下阿蒙,目前普遍的做法都是使用一块儿传感器完成取景和拍摄的功能,在Liveview模式下,相机采用反差检测模式自动对焦(通常较慢,且对焦过程较犹豫,基本无法满足追踪对焦的需求),在普通的取景模式下,相机使用TTL相位检测自动对焦,对焦速度较快且反应迅速,可以满足追踪对焦的需求,这两种模式兼有,就可以最大限度的保证相机的易用性和高性能的统一。