第二节 相机的发展

在公元2000多年前，墨家学派总结出的 “墨经光学八条”和古希腊哲学家亚里士多德的著作中都有关于小孔成像的论述。中世纪，古阿拉伯科学家们伊本·海赛姆利用针孔装置观测日蚀。16世纪欧洲文艺复兴时期，意大利的医生、数学家和哲学家杰罗拉莫·卡尔达诺，把暗箱上的针孔镜头换成玻璃镜片制作的双面凸的透镜。后来，暗箱通过改进，成为文艺复兴时代流行的“描画箱”，其结构已经很接近以后的相机，是具备现代意义相机的雏形（图1-2-1）。

一、早期相机的发展

最早的相机是摄影术发明者达盖尔基于他所发明的银版摄影法，对透镜暗箱进行了简单的改进设计后，由巴黎阿尔方斯公司制造的。该相机由前后两个木箱构成，故称为“滑箱相机”（图1-2-2）。相机前箱为固定箱体，正面装有摄影镜头，箱底部用硬质木料制成滑道；后箱体为活动式箱体，体积略小于前箱，插入前箱体内。后箱还装有取景用的磨砂玻璃，前后推动后箱体像推拉抽屉一样进行调焦。该相机包括药剂容器等附属金属设备，总共重约50千克，镜头焦距381mm，有效口径大约为f/14，由于不能通过足够的光线，早期摄影曝光时间一般都很长。

早期相机非常笨重，操作手续繁琐，19世纪70年代后期，“干片”代替了“湿片”，皮腔代替了木箱，重量也大为减轻。后来柯达公司经过几年的努力，于1888年6月成功地制造了第一台“柯达”小型相机，这种相机体积比以前的相机小了一倍多，便于携带，能拿在手中拍摄，但仍为箱式结构（图1-2-3）。

早期相机的基本结构就和前些年照相馆里所使用的座机相同，镜头连接着一个折叠式的皮腔，皮腔后面是聚焦磨砂玻璃。调焦时，摄影师的头部连同相机机身都要蒙上一块黑布，以保证将磨砂玻璃下的暗淡影像调清晰，然后关闭镜头上的快门。在聚焦玻璃位置挂上装有干板的暗盒，推开暗盒门，用气球压缩使快门打开进行曝光。

1914年，德国莱兹公司的设计师奥斯卡·巴那克根据钟表走动的机械原理，给相机发明了一套能控制曝光量的齿轮和弹簧，即光圈、快门等装置。1924年，经过改进后，使用35mm胶片拍摄24mm×36mm照片的小型相机“徕卡”（图1-2-4）在市场上出售。由于当时胶片的解像力不高，底片放大后颗粒较粗。因此，“徕卡”问世的初期并没有引起社会重视，直到30年代以后由于胶片质量有所改进，它才得以普及。至此，铜木结构的老式相机才逐渐退出摄影舞台。

徕卡相机是摄影史上的里程碑：小型化的机身使商业化批量生产成为可能；以35mm胶片就能拍下较大的场面，减少了胶片浪费，节省了摄影成本；纯金属的机身结构，比木制箱式相机更结实耐用。徕卡相机小巧轻便，适于瞬间摄影，当时它畅销世界各国达12万台，拉开了摄影在全世界大发展的序幕，并带来了具有革命性的摄影观念的更新。

1925年，德国生产的著名的厄尔马诺克斯6.5×9型相机（图1-2-5），镜头焦距为85mm，光圈达f/1.8，受到了新闻摄影记者的青睐。1928年，德国再次生产出“禄莱福莱”相机（图1-2-6）。这是一种双镜头反光相机，可以拍摄6cm×6cm的方型底片。第二次世界大战前后的摄影师大多都使用这两种相机。

1936年，德国的“爱克森塔”相机首次把单镜头反光技术运用到135相机上，成为当时广泛占领市场的热销品种。1949年，前东德的蔡斯·伊康公司生产“康泰克斯”S型相机和意大利的“Rectaflex”相机，首次在相机上安装了平视五棱镜，使单反相机的取景器中呈现出与景物完全相同的影像，成为135单反相机中的佼佼者。1947年，相机家族又添新军——美国发明家兼物理学家兰德博士发明了一次成像的宝丽来相机，可在1分钟内完成摄影与冲洗照片，早期的宝丽来相机体积较大，经过60年代的改进，宝丽来相机完成了小型化的进程。

20世纪早期的相机几乎都是德国制造的，二战期间，德国的摄影器材无法出口，很多国家开始自己生产相机、镜头和胶片。1945年，瑞典推出了一款高档的120单反相机“哈苏”（图1-2-7），镜头和机械性能都极其精密，成为现代120单反相机的典范。

二、相机的电子化发展进程

徕卡和蔡斯·伊康相机的成功，引来了大量的仿制品。仿制者主要是日本和前苏联的制造商。现在大名鼎鼎的日本的“尼康”、“佳能”等生产厂家早期都仿制过徕卡相机，而且都后来居上，相继研制出高质量的135单反相机。由于其设计精巧、功能齐全、质量极佳，成为摄影的新宠儿。

60年代以后，日本将微电子技术应用于相机，使相机更加自动化、小型化。在1960年德国科隆博览会上，日本旭光工业公司将镜头测光（TTL）技术应用于它生产的潘太克斯（宾得）相机上，首先推出通过镜头测光（TTL）的Pentax Spot Matic135单反相机（简称宾得SP）的样机，从此相机进入内测光发展阶段。1962年，日本美能达公司推出了装备程序自动曝光系统的美能达Hi-Matic相机，这款新颖的自动曝光相机后来随宇航员在前苏联“友谊7号”太空船上遨游太空，在环绕地球运行的过程中拍下了许多珍贵的照片。最早在市场上出现的商品化内测光相机是日本东京光学机械公司于1963年推出的托普康超级RE型相机（图1-2-8），它采用了平均测光模式。1965年佳能Pellix高级135单反相机采用点测光设计，1966年，日本美能达公司推出的美能达SR-T101型135单反相机又采用“CLC上下分割测光系统”，它是现代多分区测光系统的最早模型。1967年日本尼康公司又首创了中央重点测光模式，并应用在Nikomat FTN相机上，这种测光模式经过不断完善，成为135及120单反相机上的主流测光模式。

1977年，日本“小西六公司”制造了世界上第一台自动聚焦“柯尼卡C-35AF”相机，能自动曝光、自动闪光、自动聚焦、自动卷片和自动显示数据。佳能公司在80年代推出了佳能T80型相机，自动对焦机构被置于镜头上。1985年日本美能达公司生产了美能达7000型相机（图1-2-9），自动对焦机构被置于机身内部，能在0.45秒内使28～135mm的变焦镜头清晰聚焦。

135相机除可配用标准镜头外还可配用鱼眼镜头、超广角镜头、广角镜头、长焦镜头、变焦镜头等。1959年，美国的巴克研制出了世界上第一只135相机用的变焦镜头，变焦范围为36mm～82mm。

目前，自动聚焦、自动曝光、电动卷片等已装备在各种类型、不同档次的相机上，特别是全自动的所谓“傻瓜”相机，使业余摄影爱好者更有把握拍出优美的照片。

随着摄影技术在各个领域的广泛应用，不同用途、不同类型的相机相继出现，除常见的135相机、120相机外，还有画幅尺寸只有35mm胶片规格一半的半幅相机、110相机，有可以立即得到照片的“一步成像相机”，有通过镜头摆动拍摄宽广视场的“摆头式相机”，有将微光增强64000倍，拍摄月光下400米以内人和物的“微光相机”，还有立体相机、水下相机等。

进入90年代以后，相机的发展更是日新月异。现代摄影设备中凝集着高精尖工艺技术，朝着智能化方向发展。比如1997年问世的采用3D-RGB彩色矩阵测光技术的尼康F5相机，以及佳能相机的眼控对焦技术、超声波驱动镜头、影像静置系统等都是当时的最新科技成果。现代相机按照人体工程学原理设计，使用起来得心应手。

三、数码相机的发展

2009年，美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯获得了诺贝尔物理学奖。40年前，博伊尔和史密斯在贝尔实验室工作时共同发明了CCD传感器，CCD以“像素阵列”构成影像的技术原理开启了电子成像技术的新天地，诺贝尔奖评委会宣称“CCD是数码相机的电子眼，它革新了摄影术，现在光可以被电子化地记录下来，取代了胶片。”CCD传感器的发明使摄影技术产生了革命性变革。

CCD技术发明之初，极低的像素离实际应用还有很大差距。1975年，柯达公司应用电子研究中心的工程师塞尚试验成功研制了世界上第一台数码相机原型机，这台采用CCD传感器、名为“手持电子相机”的原型机仅有1万像素（按100×100的阵列排列），以磁带记录机为存储设备，拍摄存储一张影像需耗时23秒，整机重达3.9千克。（图1-2-10）

6年之后，1981年，索尼公司推出了全球第一台不用银盐感光胶片的成品化电子成像相机——索尼“玛维卡” 静态视频相机，该机采用28万像素的10mm×12mm CCD芯片，以软磁盘为存储介质，外观已完全符合当时传统相机概念，揭开了数码相机大发展的序幕。1982年，柯达公司推出35万像素的CCD；1986年，佳能公司推出38万像素的全数字静态相机样机；1989年，富士与东芝公司在当年的科隆博览会上推出40万像素的富士DX-IP数码相机，数码相机进入实用开发阶段。

近20多年来，以柯达、索尼为先锋，NEC、富士、佳能等企业陆续加入，数码影像技术取得令世人瞩目的飞速发展。1997年，只有柯达DC210和富士DS-300等四款便携式数码相机跨入百万像素的门槛；1998年，达到150万像素以上的便携式数码相机也只有柯达DC260、美能达Dimage EX、富士MX-700和MX-500等为数不多的几款；而在1999年，在数码相机开发方面有影响的各大公司都纷纷推出了200万像素水平的便携式数码相机。到了2000年，300万像素的便携式数字相机又纷而沓至，如佳能Power Shot S20、尼康coolpix990、索尼DSC-S70、卡西欧QV-3000EX/Ir、JVC GC-X1等相机。2001年，继2000年奥林巴斯推出400万像素的奥林巴斯E-2相机以来，各大数码相机生产厂家也陆续推出了400万像素或500万像素的数码相机，如富士FinePix4900Z、索尼DSC-S85、佳能Power Shot G2等数码相机。

在数码单反相机领域，柯达于1991年携DSC100闪亮登场，采用140万像素的CCD传感器，象征着数码单反相机时代的到来。1999年，尼康采用索尼生产的330万像素的CCD传感器的尼康D1问世，此后康泰克斯ND、富士S Pro1、柯达DSC14n相继推出。2003年，佳能EOS-1Ds的发布标志数码单反相机技术走向成熟。此后，从小型数码相机到专业数码单反相机、数码后背都有了长足的发展，佳能、索尼、尼康、富士、奥林巴斯、适马成为数码单反相机的六大厂家。在相机像素不断提高的同时，数码相机的价格又在不断下调。如今小巧轻便的便携式数码相机已经达到上千万像素，成像质量可以和传统胶片相机相媲美。

出于对数字成像系统巨大的市场潜力和广阔的发展前景的考虑，不仅是传统的摄影器材厂家，各大电子器材公司也都加大了对数码摄影器材的开发力度。数码相机在像素不断提高的同时，更着力于提升画面品质，比如高感光度下的噪点抑制、更好的动态范围、HDR合成、机内润饰菜单、更高的处理速度等，日新月异的技术发展进一步推动着数码相机的更新换代。