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1、单反相机9大经典设计 单反相机9大经典设计 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，我们此前说过相机史上的八大雷人设计(链接在此)，那么这次我们就说说单反史上一直延用至今的九大经典设计。 单镜头反光镜设计，始于1861 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
2、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。 托马斯萨顿的第一台单反相机 2022年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
3、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。 五棱镜平视取
4、景设计，始于1948 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(当然也有一部分人喜欢把相机挂在胸前或者平端着直接按快门偷拍对面走过来的美女，这种手法叫盲拍，一般都是色狼和大师才会使用)，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，也正因此，早期摄影师大多有腰肌劳损之类的小毛病，人到三十就开始力不从心，非常可怜。 五棱镜平视取景相机光路图，1镜头；2反光板；3快门；4胶片；5磨砂玻璃对焦屏；6菲涅透镜；7五棱镜；8取景器接目镜 1948年那是一个春天，有
5、一个厂商在相机顶上画了一个圈，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)，2022年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。 五棱镜内部光路 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
6、很熟悉的宾得)在1952年推出的Pentax 67，这是一台中画幅相机，本段作为课外小知识补充了解，不要求掌握。 蔡司的另外一大贡献是在成像的毛玻璃(学名叫对焦屏)和五棱镜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。2022年最先进的数码单反相机，在这一点上，与它1948年的先祖也是完全没有区别的。 多废话几句说说五棱镜(这东西淘宝上能买到，大概10块钱一个，国产凤凰或者是海鸥上用的，有兴趣的朋友可以去找找)。五棱镜
7、是一个用一整块玻璃切削而成的有5个反射面的棱镜，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 ). 五棱镜的实际样子 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。 理论上讲，五棱镜的反射视野率是10
8、0%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，代表机种就是佳能的EOS 400/450(网购最低价510元)/500(网购最低价56599元)/550D这一串，总而言之便宜没好货就是了(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)。 反光镜即时回弹结构，始于1954 现在朋友们用单反，都是这样的
9、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，接着黑，依旧黑，继续黑，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。 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洗出来之后才知道了。SLR是如此的麻烦，以至于大部分记者宁可用大中副新闻机
10、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。 Asahiflex IIb 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
11、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 超过1/2000秒的高速焦平面快门：始于1960 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
12、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，这也许就是传说中的心中无码的最高境界？ 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
13、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(
14、要到71年的佳能F1才有1/2000的横走金属幕帘快门)。那个，虽然柯尼卡现在也见不着了，可当初那可也是日本相机界赫赫有名的一号人物，远的不说，就说柯尼卡巧思RF 就是敢称胜似徕卡的M卡口旁轴机。 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Kon
15、ishiroku(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.
16、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(上图)，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1/12
17、5.这在当时的机械快门里都是最高的 TTL测光：始于1963 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(你能想象花了20多块钱买了一卷胶卷，洗出来一看全是废片是什么感觉吗？)。 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
18、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。 Topcon Super D ，1963-1972在产 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
19、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。 插刀式卡口的出现：始于1954 最早的插刀式卡口出现在1954年的徕卡M3(网购最低价3100元)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，做工细致机身
20、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，当然了，幸亏某些流氓国家并不具备大规模高品质山寨徕卡相机的能力，否则徕卡哪能苟延残喘到今天，早就倒在无产阶级专政的铁拳之下了，至于专利，那是啥？没听说过，不懂。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。 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
21、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。 nikon F，1959 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，最重要的是M42卡口无法实现光圈联动测光。面对着M42的缺陷，Pentax这个日本单反相机的鼻祖选择了继续改进的做法(老东西这么顽固，难怪最后被
22、人兼并)，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(1959)和FL卡口的佳能Canonflex(也是1959)，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
23、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。 自动曝光：始于1978 现在用单反，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 Minolt
24、a 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，非常的了不起。 AE-1P 自动对焦技术：始于1985 用过机械单反的朋友都知道，对焦时需要盯着微棱镜或者裂像屏看，碰到长焦头或者光圈比较小的头就更难对准了，合个影都要在相机上摸来摸去折腾半天
25、，而现在的单反完全不是这样，套用一句老话，快门按钮上吊个骨头，狗都会拍照。话又说回来，还真有给猫挂个相机让它出去搞创作的，在这里也顺便鼓励一下我尊敬的领导和兄长，张先生，你一定要拍的比猫更好呀。言归正传，自动对焦技术堪称单反乃至相机史上最重要的一项技术革新，它解救了单反最重要的用户群体：记者朋友们，也顺带推倒了单反普及之路上最后一座收费站。 1985年，像野猪一样充满着开拓进取精神的技术狂领导的企业美能达首次推出机身一体化的自动对焦135单反相机Minolta 70(网购最低价7699元)00(野猪在日语里面确实有勇猛的意思，不是笔者想侮辱美能达)，这是一个划时代的革命性进步，它不仅第一次使自
26、动聚焦实用化、而且还代表了至1985年为止，35毫米单反机设计的最高水平。它的诞生为新一代的35毫米AF单反机的设计制定了一个基准(如同当年尼康的NIKON F为35毫米单反机定下基准那样)。这一切都是其他几家著名照相机生产厂家数年来苦苦探索的。随后出现的不少AF单反机从外形和功能设置上，基本上是以7000来作为参照。 美能达7000 美能达7000一投放市场，首先倍受中老年人的欢迎。他们因年事渐高，眼力不济，觉得对焦是很麻烦的事。而用了7000，只要按动快门，就能拍出清晰精彩的照片，又使他们回到摄影爱好者的行列中。其次从高龄人中开始的“自动聚焦”热迅速扩展到年轻人中，因此该机的销售势头如同破竹。由于7000性能高，价格合理，所以在短短的半年内就销售了50多万架，从而使美能达当年的照相机销售量超过了连续八年保持销量第一的佳能公司，而雄居日本第一，该公司的当年利润也陡升了70。美能达并没有想到会获得如此巨大的成功，而其他一些厂家则因持谨慎态度，痛失良机。因为从技术上来讲，当时已经出现了较为成功的AF系统(如TTL相位检测系统等)，剩下的问题是将聚焦马达微型化和放于何处，与1985年出现的机身一体化AF单反机只有一步之遥了。