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单反相机9大经典设计

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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, 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 2010 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。

五棱镜平视取景设计, 五棱镜平视取景设计,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),2010 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。

2010 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 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 秒的高速焦平面快门: 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)。

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 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给 Copal。

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