第二節 相機的發展

在公元2000多年前，墨家學派總結出的 “墨經光學八條”和古希臘哲學家亞里士多德的著作中都有關于小孔成像的論述。中世紀，古阿拉伯科學家們伊本·海賽姆利用針孔裝置觀測日蝕。16世紀歐洲文藝復興時期，意大利的醫生、數學家和哲學家杰羅拉莫·卡爾達諾，把暗箱上的針孔鏡頭換成玻璃鏡片制作的雙面凸的透鏡。后來，暗箱通過改進，成為文藝復興時代流行的“描畫箱”，其結構已經很接近以后的相機，是具備現代意義相機的雛形（圖1-2-1）。

一、早期相機的發展

最早的相機是攝影術發明者達蓋爾基于他所發明的銀版攝影法，對透鏡暗箱進行了簡單的改進設計后，由巴黎阿爾方斯公司制造的。該相機由前后兩個木箱構成，故稱為“滑箱相機”（圖1-2-2）。相機前箱為固定箱體，正面裝有攝影鏡頭，箱底部用硬質木料制成滑道；后箱體為活動式箱體，體積略小于前箱，插入前箱體內。后箱還裝有取景用的磨砂玻璃，前后推動后箱體像推拉抽屜一樣進行調焦。該相機包括藥劑容器等附屬金屬設備，總共重約50千克，鏡頭焦距381mm，有效口徑大約為f/14，由于不能通過足夠的光線，早期攝影曝光時間一般都很長。

早期相機非常笨重，操作手續繁瑣，19世紀70年代后期，“干片”代替了“濕片”，皮腔代替了木箱，重量也大為減輕。后來柯達公司經過幾年的努力，于1888年6月成功地制造了第一臺“柯達”小型相機，這種相機體積比以前的相機小了一倍多，便于攜帶，能拿在手中拍攝，但仍為箱式結構（圖1-2-3）。

早期相機的基本結構就和前些年照相館里所使用的座機相同，鏡頭連接著一個折疊式的皮腔，皮腔后面是聚焦磨砂玻璃。調焦時，攝影師的頭部連同相機機身都要蒙上一塊黑布，以保證將磨砂玻璃下的暗淡影像調清晰，然后關閉鏡頭上的快門。在聚焦玻璃位置掛上裝有干板的暗盒，推開暗盒門，用氣球壓縮使快門打開進行曝光。

1914年，德國萊茲公司的設計師奧斯卡·巴那克根據鐘表走動的機械原理，給相機發明了一套能控制曝光量的齒輪和彈簧，即光圈、快門等裝置。1924年，經過改進后，使用35mm膠片拍攝24mm×36mm照片的小型相機“徠卡”（圖1-2-4）在市場上出售。由于當時膠片的解像力不高，底片放大后顆粒較粗。因此，“徠卡”問世的初期并沒有引起社會重視，直到30年代以后由于膠片質量有所改進，它才得以普及。至此，銅木結構的老式相機才逐漸退出攝影舞臺。

徠卡相機是攝影史上的里程碑：小型化的機身使商業化批量生產成為可能；以35mm膠片就能拍下較大的場面，減少了膠片浪費，節省了攝影成本；純金屬的機身結構，比木制箱式相機更結實耐用。徠卡相機小巧輕便，適于瞬間攝影，當時它暢銷世界各國達12萬臺，拉開了攝影在全世界大發展的序幕，并帶來了具有革命性的攝影觀念的更新。

1925年，德國生產的著名的厄爾馬諾克斯6.5×9型相機（圖1-2-5），鏡頭焦距為85mm，光圈達f/1.8，受到了新聞攝影記者的青睞。1928年，德國再次生產出“祿萊福萊”相機（圖1-2-6）。這是一種雙鏡頭反光相機，可以拍攝6cm×6cm的方型底片。第二次世界大戰前后的攝影師大多都使用這兩種相機。

1936年，德國的“愛克森塔”相機首次把單鏡頭反光技術運用到135相機上，成為當時廣泛占領市場的熱銷品種。1949年，前東德的蔡斯·伊康公司生產“康泰克斯”S型相機和意大利的“Rectaflex”相機，首次在相機上安裝了平視五棱鏡，使單反相機的取景器中呈現出與景物完全相同的影像，成為135單反相機中的佼佼者。1947年，相機家族又添新軍——美國發明家兼物理學家蘭德博士發明了一次成像的寶麗來相機，可在1分鐘內完成攝影與沖洗照片，早期的寶麗來相機體積較大，經過60年代的改進，寶麗來相機完成了小型化的進程。

20世紀早期的相機幾乎都是德國制造的，二戰期間，德國的攝影器材無法出口，很多國家開始自己生產相機、鏡頭和膠片。1945年，瑞典推出了一款高檔的120單反相機“哈蘇”（圖1-2-7），鏡頭和機械性能都極其精密，成為現代120單反相機的典范。

二、相機的電子化發展進程

徠卡和蔡斯·伊康相機的成功，引來了大量的仿制品。仿制者主要是日本和前蘇聯的制造商。現在大名鼎鼎的日本的“尼康”、“佳能”等生產廠家早期都仿制過徠卡相機，而且都后來居上，相繼研制出高質量的135單反相機。由于其設計精巧、功能齊全、質量極佳，成為攝影的新寵兒。

60年代以后，日本將微電子技術應用于相機，使相機更加自動化、小型化。在1960年德國科隆博覽會上，日本旭光工業公司將鏡頭測光（TTL）技術應用于它生產的潘太克斯（賓得）相機上，首先推出通過鏡頭測光（TTL）的Pentax Spot Matic135單反相機（簡稱賓得SP）的樣機，從此相機進入內測光發展階段。1962年，日本美能達公司推出了裝備程序自動曝光系統的美能達Hi-Matic相機，這款新穎的自動曝光相機后來隨宇航員在前蘇聯“友誼7號”太空船上遨游太空，在環繞地球運行的過程中拍下了許多珍貴的照片。最早在市場上出現的商品化內測光相機是日本東京光學機械公司于1963年推出的托普康超級RE型相機（圖1-2-8），它采用了平均測光模式。1965年佳能Pellix高級135單反相機采用點測光設計，1966年，日本美能達公司推出的美能達SR-T101型135單反相機又采用“CLC上下分割測光系統”，它是現代多分區測光系統的最早模型。1967年日本尼康公司又首創了中央重點測光模式，并應用在Nikomat FTN相機上，這種測光模式經過不斷完善，成為135及120單反相機上的主流測光模式。

1977年，日本“小西六公司”制造了世界上第一臺自動聚焦“柯尼卡C-35AF”相機，能自動曝光、自動閃光、自動聚焦、自動卷片和自動顯示數據。佳能公司在80年代推出了佳能T80型相機，自動對焦機構被置于鏡頭上。1985年日本美能達公司生產了美能達7000型相機（圖1-2-9），自動對焦機構被置于機身內部，能在0.45秒內使28～135mm的變焦鏡頭清晰聚焦。

135相機除可配用標準鏡頭外還可配用魚眼鏡頭、超廣角鏡頭、廣角鏡頭、長焦鏡頭、變焦鏡頭等。1959年，美國的巴克研制出了世界上第一只135相機用的變焦鏡頭，變焦范圍為36mm～82mm。

目前，自動聚焦、自動曝光、電動卷片等已裝備在各種類型、不同檔次的相機上，特別是全自動的所謂“傻瓜”相機，使業余攝影愛好者更有把握拍出優美的照片。

隨著攝影技術在各個領域的廣泛應用，不同用途、不同類型的相機相繼出現，除常見的135相機、120相機外，還有畫幅尺寸只有35mm膠片規格一半的半幅相機、110相機，有可以立即得到照片的“一步成像相機”，有通過鏡頭擺動拍攝寬廣視場的“擺頭式相機”，有將微光增強64000倍，拍攝月光下400米以內人和物的“微光相機”，還有立體相機、水下相機等。

進入90年代以后，相機的發展更是日新月異。現代攝影設備中凝集著高精尖工藝技術，朝著智能化方向發展。比如1997年問世的采用3D-RGB彩色矩陣測光技術的尼康F5相機，以及佳能相機的眼控對焦技術、超聲波驅動鏡頭、影像靜置系統等都是當時的最新科技成果。現代相機按照人體工程學原理設計，使用起來得心應手。

三、數碼相機的發展

2009年，美國科學家威拉德·博伊爾和喬治·史密斯獲得了諾貝爾物理學獎。40年前，博伊爾和史密斯在貝爾實驗室工作時共同發明了CCD傳感器，CCD以“像素陣列”構成影像的技術原理開啟了電子成像技術的新天地，諾貝爾獎評委會宣稱“CCD是數碼相機的電子眼，它革新了攝影術，現在光可以被電子化地記錄下來，取代了膠片。”CCD傳感器的發明使攝影技術產生了革命性變革。

CCD技術發明之初，極低的像素離實際應用還有很大差距。1975年，柯達公司應用電子研究中心的工程師塞尚試驗成功研制了世界上第一臺數碼相機原型機，這臺采用CCD傳感器、名為“手持電子相機”的原型機僅有1萬像素（按100×100的陣列排列），以磁帶記錄機為存儲設備，拍攝存儲一張影像需耗時23秒，整機重達3.9千克。（圖1-2-10）

6年之后，1981年，索尼公司推出了全球第一臺不用銀鹽感光膠片的成品化電子成像相機——索尼“瑪維卡” 靜態視頻相機，該機采用28萬像素的10mm×12mm CCD芯片，以軟磁盤為存儲介質，外觀已完全符合當時傳統相機概念，揭開了數碼相機大發展的序幕。1982年，柯達公司推出35萬像素的CCD；1986年，佳能公司推出38萬像素的全數字靜態相機樣機；1989年，富士與東芝公司在當年的科隆博覽會上推出40萬像素的富士DX-IP數碼相機，數碼相機進入實用開發階段。

近20多年來，以柯達、索尼為先鋒，NEC、富士、佳能等企業陸續加入，數碼影像技術取得令世人矚目的飛速發展。1997年，只有柯達DC210和富士DS-300等四款便攜式數碼相機跨入百萬像素的門檻；1998年，達到150萬像素以上的便攜式數碼相機也只有柯達DC260、美能達Dimage EX、富士MX-700和MX-500等為數不多的幾款；而在1999年，在數碼相機開發方面有影響的各大公司都紛紛推出了200萬像素水平的便攜式數碼相機。到了2000年，300萬像素的便攜式數字相機又紛而沓至，如佳能Power Shot S20、尼康coolpix990、索尼DSC-S70、卡西歐QV-3000EX/Ir、JVC GC-X1等相機。2001年，繼2000年奧林巴斯推出400萬像素的奧林巴斯E-2相機以來，各大數碼相機生產廠家也陸續推出了400萬像素或500萬像素的數碼相機，如富士FinePix4900Z、索尼DSC-S85、佳能Power Shot G2等數碼相機。

在數碼單反相機領域，柯達于1991年攜DSC100閃亮登場，采用140萬像素的CCD傳感器，象征著數碼單反相機時代的到來。1999年，尼康采用索尼生產的330萬像素的CCD傳感器的尼康D1問世，此后康泰克斯ND、富士S Pro1、柯達DSC14n相繼推出。2003年，佳能EOS-1Ds的發布標志數碼單反相機技術走向成熟。此后，從小型數碼相機到專業數碼單反相機、數碼后背都有了長足的發展，佳能、索尼、尼康、富士、奧林巴斯、適馬成為數碼單反相機的六大廠家。在相機像素不斷提高的同時，數碼相機的價格又在不斷下調。如今小巧輕便的便攜式數碼相機已經達到上千萬像素，成像質量可以和傳統膠片相機相媲美。

出于對數字成像系統巨大的市場潛力和廣闊的發展前景的考慮，不僅是傳統的攝影器材廠家，各大電子器材公司也都加大了對數碼攝影器材的開發力度。數碼相機在像素不斷提高的同時，更著力于提升畫面品質，比如高感光度下的噪點抑制、更好的動態范圍、HDR合成、機內潤飾菜單、更高的處理速度等，日新月異的技術發展進一步推動著數碼相機的更新換代。