单反相机的历史(配图)

大话单反相机历史(上) 单机和套机

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。

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，下一页，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)。

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。

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”？！

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。