單反相機發展史話：各項技術的歷史沿革
圖1 19世紀初利用單鏡頭反光式暗箱寫生的畫家
早在1685年，德國一所修道院里一名叫約翰·圖恩的修道士就公開發表了他設計的各種各樣暗箱，其中有一款便是單鏡頭反光式暗箱，且可以攜帶。18世紀中葉，構造簡單、操作便捷的單鏡頭反光式暗箱就已被畫家們作為寫生工具而廣為使用了（圖1）。比起目測，反光式暗箱更容易獲得正確的遠近距離感，從而準確地描繪物體。它最突出的優點就是很大程度地減輕了描繪時手臂的疲勞。
圖2 凸透鏡成像現象
觀察過凸透鏡成像（圖2）的人都能理解，由於影像與實物是相反的，觀察時會感覺很吃力。然而，通過反光鏡將影像折反90度後投放到成像面時，雖然影像左右方向仍然相反，但上下方向卻是我們習慣的正像。這樣可以大大地消除視覺疲勞和緊張，所以畫家們都如獲至寶。暗箱成像原理後來成為照相機的基礎。
二、最早的單反相機 最早的單反相機是由英國人托馬斯·薩頓（Thomas Sutton）設計發明的。他採用被稱之為水珠鏡頭的透鏡設計（一種球面突出的廣角鏡頭）來獲得拍攝寬視角的全景照片，這就是著名的「薩頓全景相機」，1861年8月10日獲得英國專利。當時正值濕板照相時期，攝影還是一項非常繁瑣的勞動，用現在的話來說，就是在最後按下快門一瞬間之前，要有一個相當長的準備工作要做。薩頓發明的是用於攝影室的照相機，其出發點可能就是想觀察到拍攝瞬間之前被攝對象的活動過程。 從技術上看，薩頓全景相機的反光鏡由手動提升，聚焦玻璃須從較高位置觀察，操作者身體會處於不穩定姿態。也許正是由於這種原因，並沒有多少人真正對薩頓的設計感興趣，很久都沒有人購買他的專利，直到後來也僅有極少數的產品問世，甚至連實物照片也不曾留下。很顯然，最早的單反相機生不逢時，沒有得到人們的認同，它在無聲無息中結束了使命。三、實用型單反相機的出現 最早具有實用價值的單反相機是美國人卡濱·雷·史密斯（Calvin Rae Smith）於1885年試製的一個專利產品。這是一架使用12×16.5厘米干板的照相機，一個雙工反光鏡，即用來折反影像提供取景，又用來兼作快門，設T、I（快門）兩檔。為了確保可用視場，相機裝有一隻200毫米的鏡頭。 然而，1883年，義大利人馬可·馬涅尼茲就已經發明了一種攝影室用的單反相機，裝有內置橫向反光鏡（奧林巴斯Pen F既是採用這種形式），通過側邊的聚焦屏可以觀察被攝對象的活動情況。其實用價值也被得到肯定。 一般認為，裝膠捲的單鏡頭反光相機更具備實用性。最初使用膠捲的單反相機是由德國人奧伊比斯·謝夫馬哈研製，於1896年取得專利，翌年商品化。這架相機的畫幅尺寸為9×9厘米，裝備了一隻100毫米f/8消球差鏡頭和焦平面快門。
圖3 華特生單反相機
19世紀70年代，感光材料方面的最大變化就是明膠替代火棉膠。這一時期，相應的照相機也大量出現，其中不乏單反相機。1898年，英國生產的華特生·暗箱轉移式相機（Watson Fram Flim Camera 圖3）就是一種支持使用明膠材料的單反產品。這種相機可以在暗箱里儲藏24枚畫幅8×10.5厘米的採用明膠技術的專用感光干板，每拍一張，處於焦平面位置已曝光的干板被機械裝置轉移到下層暗箱，未曝光的干板接替到焦平面位置等待曝光，直至拍完。該相機擁有一隻焦距130毫米、口徑f/4.5的本廠自產鏡頭。
四、焦平面快門
對於單反結構的照相機來說，焦平面快門至關重要。事實上，早期的單反相機在採用了焦平面快門之後才開始步入快速發展，並在高級產品中逐步佔據主導地位。在英國，首先用可調速的焦平面快門取代了只有單一速度的羅拉式遮光簾（Roller Blind）。德國柏林C.P.格爾茲公司（C.P.GOERZ,Berlin.,Germany.）生產的一體式安修斯快門成為這一時期的代表。 在這種技術形式激勵下，阿達姆斯公司將焦平面快門改進為後簾自行跟閉式。此前的快門在拍攝後一直保持開啟狀態，前後遮光簾在其間隙開啟的狀態下被收卷。1907年，阿達姆斯公司把焦平面快門改進之後前後遮光簾才向現在這樣可以閉合了。
圖4 裝有焦平面快門的格雷費斯單反相機
20世紀初，大部分單反相機多裝上了焦平面快門。1910年美國歐脫·格雷費斯（Auto Graflex 圖4）干板式單反相機配備了速度範圍寬至T、1/10－1/1000秒的焦平面快門，使得格雷費斯相機名聲遠播。在以後的格雷費斯產品中，焦平面快門成為常規配置。
圖5 格爾茲摺疊單反相機
焦平面快門的廣泛應用還湧現出了一批摺疊式單反相機，為了縮小攜帶時的體積，對大底片相機而言，摺疊方式在技術上仍是最佳選擇。於是，摺疊式單反相機在20世紀初得到了一定程度發展。如德國C.P.格爾茲公司1923年出品的格爾茲摺疊單反（Goerz Folding Reflex 圖5）就是一架使用9×12厘米干板的照相機，儘管擁有一隻168毫米、f/4.8的鏡頭，但是摺疊後的體積看上去比使用狀態時小得多，焦平面快門則是格爾茲公司的拿手技術，這架相機裝備了一個速度範圍為T、B、1/10－1/1200秒的焦平面快門；德國另一家赫赫有名的蔡司公司也在1929年生產出一種性能更為優秀的摺疊式單反相機，取名米諾費斯（Miroflex 圖6）。
圖6 快門技術值得稱道的米諾費斯摺疊單反
這也是一架使用9×12厘米干板底片的高級相機，它配有165毫米、f/2.7大口徑鏡頭和一個高速焦平面快門，速度範圍為T、B、1/3－1/2000秒。
五、鏡頭
圖7 裝有單反鏡頭的徠卡旁軸相機
但是，隨著小型單鏡頭反光式相機的出現，傳統設計理論已不能滿足確保反光鏡預留空間的問題。於是，與不同焦距等效視場的鏡頭設計理論逐步形成，並被利用於小型單反相機的鏡頭設計方面。這種設計方案一開始對短焦距鏡頭十分重要，由於標稱焦距往往短於實際可能測得的焦距，所以，有人稱採用這種（焦點後移）設計的鏡頭為後焦距鏡頭（圖8）。
圖8 135相機用騰龍SP17鏡頭及其結構示意
後來，等效焦距的理論被延伸到變焦鏡頭的設計中，以實際焦距為衡量基準的情況下，焦點前移或焦點後移成了家常便飯。顯然，後焦距之說已不能解釋單反相機鏡頭設計上的特殊性。對新一代鏡頭而言，「焦距」越來越成為一種標稱。
圖9 不同焦距鏡頭對應的視場角
其實，反映鏡頭有效視野範圍的內涵性指標主要是視場角，它與原始焦距的關係（圖9）形成了今天常見的標稱焦距。不過，在這種借用視場角等效不同焦距的設計中，每種鏡頭都需要各種鏡片的組合來實現必要的光學補償，因此結像質量上會有些差異。主要表現在結像面的中心與邊緣解像力方面的值差上，當然，這種值差越小越好。
六、取景裝置的變遷 最早的單反相機一開始就採用了腰平取景方式，很顯然這只不過是早期單反式繪畫暗箱的派生技術。僅管取景屏上影像與實際景物出現左右倒置，但是，透過攝影物鏡所觀察到的畫面與底片可能記錄到的內容保持了高度一致性。這就確定了單反相機能夠持續發展的關鍵要素。 初期的單反相機使用毛屏聚焦，取景亮度低，很容易受到外界雜光的干擾。因此，在取景器上裝加有效的遮光器就成為單反相機設計者們必須認真考慮的問題。為了儘可能縮小相機體積，遮光器的形式也有多種。其中，各種摺疊式遮光器使用最為普遍。格雷費斯相機的取景遮光器具有三折能力，打開後便在聚焦屏上方形成一個塔式遮光帽，埠為眼罩，取景時眼罩罩於雙眼，相當嚴密，能夠最大程度地保證聚焦屏隔絕外界雜光，便於觀察景物。
圖10 裝有後掀蓋取景遮光器的RB Super Graflex相機
直到1946年，格雷費斯的RB超級D型單反相機（圖10）仍然使用這種結構。事實上，干板式單反相機相當一部分採用了類似格雷費斯的遮光裝置。
圖11 畫幅尺寸為9×12厘米的ICA相機
比如，1912年的ICA單反相機（圖11），它有一個前掀蓋的摺疊式取景遮光裝置，其道理與格雷費斯的如出一轍。20世紀30年代，4英寸甚至更小畫幅的單反相機不斷出現，這些相機大量使用金屬構建，老式的摺疊取景光罩已無法適應新產品的需要。於是，採用金屬材料的摺疊式取景遮光裝置運應而生。
圖12 使用127膠捲的愛克山泰單反相機，畫幅尺寸4×6.5厘米
圖13 使用120膠捲的科瑞勒單反，畫幅尺寸6×6厘米
如德國1933年生產的愛克山泰1型（Exakta First Model 圖12）和1936年出品的科瑞勒單反（Reflex-Korelle 圖13）等等。
圖14 1935年斯勃特相機
但是，相機小型化的結果也導致了取景遮光器的小型化，由於沒有格雷費斯那樣的眼罩取景最為支持，從而取景器的效果大打折扣。唯一增加取景亮度的方法是在聚焦屏上方裝加取景目鏡。世界上最早使用135膠捲的單鏡頭反光相機是前蘇聯的斯勃特（Sport 既「起點」 圖14），它廢棄了傳統的摺疊式取景遮光裝置，改用具有放大聚焦屏功能的目鏡，這種方式基本上解決了小型單反相機取景外擾的問題。不過，這種相機需要垂直取景，使用上並不便利，所以，該相機也裝有一個平視取景窗，在完成對焦後用平視窗來重新構圖。
無論如何，在五稜鏡出現之前，單反相機的取景問題一直沒有得到根本解決。
圖15 五稜鏡反射示意圖
1950年，前東德的蔡司伊康廠發表了康泰克斯S型相機，它率先解決了單反相機取景景物左右倒置的問題（圖15）。對照相機而言，這實在是一個劃時代的技術革命。五稜鏡將單鏡頭反光相機推向了一個新的里程。
五稜鏡之後，取景亮度問題成為首要。設計人員首先從最古典的、但又十分明亮的光亮式取景器上得到啟發，稍後的35毫米單反相機開始被裝入一塊集光鏡，它位於聚焦屏和五稜鏡之間，取景亮度被有效提高。後來，具有集光鏡功效的菲涅爾透鏡取代了傳統聚焦屏，取景器亮度再一次得到改善。七、單反相機的發展 19世紀末、20世紀初的單反相機主要以干板感光材料作為技術支柱，所以，大部分相機機體大而笨，且多為木體結構。進入20世紀，尤其在20年代以後，使用膠捲的單反相機逐漸增多，相機體積開始趨向小型化。
圖16 恩希格·羅拉盒形單反相機
1925年，有柯達第二之稱的英國豪頓公司（Honghton"s LTD.,London,England）開始向市場上發行使用120膠捲的恩希格·羅拉單反相機（Ensign Roll Film Reflex 圖16），這是一架6×9厘米畫幅的盒形單反，有一隻4 1/4英寸、f/7.7的阿爾迪斯（Aldis）鏡頭。同年，干板相機也向小型化方向邁進。
圖17 安諾費斯大口徑單反相機
如德國生產的安諾費斯（Ernoflex 圖17）相機，它裝有一隻f/1.8的大口徑鏡頭，縱走布簾快門，速度範圍T、B、1/20-1/1200秒。但是直到二戰結束前，單反相機基本上還是古典面貌，沒有令人愛不釋手的產品出現。
圖18 具有自身特點的可瓦中幅單反相機
1948年，對單反相機而言是重要的一年。這一年，瑞士維克脫·哈蘇布蘭德公司（Victor Hasselblad,Sweden）頒布了哈蘇布蘭德相機技術，哈蘇1600F新一代中幅單反全面上市。它率先開創了基於全金屬構建的高精密組合式單反相機的先河，其技術影響力持續至今。受哈蘇的影像，日本的可瓦（Kowa 圖18）、勃朗尼卡和瑪米亞均有類似的產品面世，前蘇聯的基輔88、我國的東風相機也系哈蘇的仿製版。在今天，哈蘇依然是頂級產品之一。
圖19 世界上第一架裝備五稜鏡的單反相機
1950年，康泰克斯S型產品（圖19）的誕生則是單反相機發展史上一個十分重要的轉折點。從此，裝備五稜鏡的單反產品如雨後春筍、層出不窮。尤其在日本，各個生產廠家將目標集中到35毫米五稜鏡單反相機方面。
圖20 日本第一代五稜鏡單反相機－－密倫達T型
1955年8月，裝有五稜鏡的密倫達（Miranda）T型相機問世（圖20），同後來的同類產品相比，其基本結構已初見端倪。
圖21 脫普康R型單反相機
1957年，東京光學公司做工精良的脫普康（Topcon）R型相機（圖21）亮相，它的標準鏡頭口徑為f/1.8，並已配有力矩式輸片裝置。
圖22 受到廣泛歡迎的旭·潘太克斯K型單反相機
1958年，一度聞名遐爾的旭·潘太克斯（Asahi Pentax）K型相機（圖22）面世，它在當年的布魯塞爾國際博覽會上奪得金獎。這架相機的基本構造相當典型，以致於衍生出K系列產品，並持續生產到20世紀90年代。1959年，尼康F型相機的發表，標誌著五稜鏡單反產品開始進入日本時代。
從技術發展上看，愛克山泰小型單反相機的出現是一個分界線。此前的單反產品基本上是古典技術方式的產物。而後的產品日趨小型化，並更多地採用膠捲。二戰期間，主要相機生產國先後介入戰爭，相機發展受到一定程度的影響。戰後，德國的相機製造業重整雄風，希望繼續獨領前衛。
圖23 俗稱獨眼龍的康泰弗萊克斯，具有獨特測光裝置，做工精湛
在單鏡頭反光相機方面，蔡司產品不斷推陳出新，東西兩德均有建樹（圖23）。然而，儘管西德產品工藝出眾，但東德單反相機給人們留下的印像似乎更為深刻。
圖24 可換取景屏的普拉克蒂納FX相機
比如，1953年出品的普拉克蒂納（Praktina）FX（圖24），這是一架裝有活動式五稜鏡的單反相機，可以實現同軸平視取景、腰平取景和旁軸平視取景三種取景方式。
圖25 使用120膠捲的潘泰康單反相機
在中幅單反相機領域，潘泰康（Pentacon）66（圖25）率先引入了135單反模式，使得潘泰康相機在6×6厘米的產品中獨領風騷。但是，不可否認，二戰後日本相機工業對世界的貢獻。尤其在單反相機領域，日本產品技術上的創新精神是其它國家不可比擬的。
圖26 反光鏡可自動複位的旭費斯1型相機
1952年，日本的第一架單反相機是旭光學工業公司的旭費斯（Asahiflex）1型（圖26），該相機反光鏡可以隨快門按鈕的動作翻轉及恢復原位，已具備了後來的瞬時複位反光鏡的雛形。
圖27 具備自動預縮光圈功能的祖諾相機
1958年，日本祖諾（Zunow）光學公司率先在祖諾相機（圖27）上實現「自動光圈」功能。其工作原理是，卷片的同時快門上弦，反光鏡和驅動光圈動作的彈簧就位；快門開啟的同時，反光鏡先行上翻，光圈隨即收縮到預設值，然後快門動作。這種方式很快被推廣。同年，美能達SR-2和密倫達B等單反相機就相繼採用了這種「自動光圈」結構。1963年，脫普康RE超級型單反相機問世，它藉助硫化鎘光敏元件開創了TTL測光技術，拉開了單反相機鏡後測光的發展序幕。
圖28 全新信息顯示的富士ST801相機
1970年，富士ST701單反相機率先採用了藍硅光敏元件，使單反相機的測光精度向前大大邁進了一步。1973年，富士ST801（圖28）再創先導，它淘汰了取景器中的錶針信息系統，改由發光二極體顯示信息，從而確立了單反相機取景器信息化的發展走向。1975年，佳能AE-1全自動單反相機誕生，它是世界上第一架內裝微型計算機的相機，該機採用了大規模集成電路（LSI）和兩個雙向性集成電路（IC）為主的運算中樞，首次實現了相機的高度電子化和自動化。1977年，美能達XD-7相機則率先引導了多種曝光模式的發展。
圖29 1984年3月，柯尼卡FT-1內置馬達相機，它是FS-1的後繼型
1978年，小西六工業公司在柯尼卡FS-1單反相機上淘汰手動輸片，改由內置馬達方式（圖29）。1984年，美能達Maxxum7000完成了單反相機自動對焦的重大課題。至此，單反相機在技術上已經爐火純青。
八、單反相機的種類 從技術上宏觀劃分，單反相機僅有兩類。一類是傳統單反，另一類則是數字式單反。進一步分類則大致如下： 傳統單反 （1）干板式單反相機。主要集中在20世界40年代以前，以美、英、德、法等國產品為眾。其尺寸多為5英寸左右。 （2）小型單反相機。主要指使用127、828、專用126。 其中135單反品種最多，且大部分產品集中在20世界60年代以後，除24×36毫米標準畫幅外，還有135半幅產品。如有名的奧林巴斯-潘（Olympus-Pen）F型相機以及後來的京茲·塞姆瑞愛（Kyocera Samurai）X3.0等。（3）中幅單反相機。主要是指使用120一類膠捲的單鏡頭反光式照相機，如哈蘇系列、瑪米亞系列、勃朗尼卡系列（圖30）、賓得67系列等等。
圖30：勃朗尼卡ETRsi單反相機，及PE100-220/4.8鏡頭拍攝的照片
（4）微型單反相機。最早的微型單反相機使用特殊膠捲，如前蘇聯的Narciss，該機使用16毫米無孔膠捲，一個活動式取景器，畫幅尺寸14×21毫米。
1972年，柯達公司新型專用暗盒的110膠捲問世，隨後,使用110膠捲的微型單反相機出現。較有名的如潘泰康·歐脫（Asahi Pentax Auto）110、美能達110變焦型等等。APS膠捲發表之後，相應的單反相機不斷湧現，其體積小型化程度基本上也可以歸類到微型單反相機中。 數碼單反 （1）一體化數字單反。主要指使用專業135單反相機構建的數字化產品，如尼康D1、柯達DC620、佳能EOS·DCS1等等。 （2）數字背。主要指用在哈蘇、瑪米亞、勃朗尼卡等相機上面的數字影像記錄裝置，如我國生產的超意系列即屬該類產品。推薦閱讀：