光学简史 中
incarnation 于 2014.12.26 23:32:12 | 源自:www.soomal.com | 版权:投稿 | 平均/总评分:09.63/231
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随着新世纪的到来,相机的发展方向逐渐明朗——那就是随着感光技术和光学技术、机械技术的发展,变得越来越小,走进千家万户。而天文望远镜的发展方向则更为明确:我要变大。

位于东京港区的汐留媒体塔(汐留メディアタワー)是日本最大的国际通讯社——共同社的总部,其地位与路边(tou)社、法新社、新华社等通讯社相当。该塔1-3层都属于共同社旗下的NewsArt Cafe和NewsArt Gallery,俨然是一个迷你博物馆。其中当然也有数个巨大的展柜,展示了各时代新闻记者所用到的摄影器材。笔者以为,这本身也很好地介绍了光学技术的历史。

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  • 这两台相机,是全部展品之中最老的两台。右边那一台是当年还是屌丝的日本人所组装的大画幅机,从1890年一直用到1907年,然后被左边的德意志制大画幅快拍机取代——它是抗日战争期间所使用的主要相机。

    大家可以注意到,这些大画幅机并没有联动测距系统,右边的那台机器甚至连取景器都没有,需要依赖毛玻璃进行取景对焦。在新闻摄影、尤其是战地上,这肯定是极其不利的。然而由于胶片技术的限制,大画幅机依然是新闻记者的首选装备,只有少数剑走偏锋的记者才会选择使用小型的中画幅相机,甚至是135相机。只不过美国记者广泛使用的Graflex相机日本记者们还暂时用不上...放心吧,战后你们也总算会用上的...

    说到135相机的诞生,就决不能不提Leica. 这个今天还让人趋之若鹜的商标,还让人感受到扑面而来的逼格的5个字母,还让某些手持可乐标的文青冷艳的说出“你不懂莱卡的世界”的牌子的故事,一定是很多人所津津乐道的。奥斯卡·巴纳克于1913年制造了他的第一台原型Leica相机,使用35mm电影胶卷。当时他为Leitz公司工作,在经历诸多波折之后,这种相机被命名为“Leica”,并于1923年投入量产,很快就席卷全球。使用35mm胶卷这种“小底”在当时看起来简直不可思议,而直至今日,120胶卷在颗粒控制、分辨率等细节上依然对135胶卷有着优势。当年的莱卡向是人证明的,其实并不是35mm胶卷的成像能和中大画幅相比,而是“35mm胶卷的成像能忍”而已。

    1934年,柯达公司定义了135胶卷,也就是盒装35mm胶卷的格式,让日光下装载135胶卷成为可能。这进一步推广了135胶卷。哦,对了,说Leica相机是世界上第一台使用35mm的相机是不对的。最早于1908年,这样的相机专利就已经出现了。

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  • 左边这一台便是莱卡相机。这是一台Leica II/III,由于图片不清晰和这两台机器本来就只有丁点大的区别笔者没认出来...它是历史的证人,在1931年卢沟桥事变爆发以后,这台相机被日军从军记者使用。相比刚刚那些大块头来说,莱卡相机显然更小,更方便携带;Leica II/III自带了联动测距系统,能够方便地实现对焦,装卸胶卷显然也比装卸携带散叶片盒方便的多。战场上,不显眼的东西才是好东西。

    同时期诞生的还有禄来双反相机(1928)、第一台单反相机(1933)、以及鱼眼镜头(1923)。

    图片来自维基百科
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    相比相机越做越小的趋势,天文望远镜则明显点了不同的科技树。

    1900年世界上最大的折射望远镜建成,口径1.25米,但早在1789年反射望远镜就已经达到同一尺寸。由于分光观测等的需要,也因为成本,反射望远镜成为了绝对的主流。1928年,位于美国·圣地亚哥东北帕洛玛山上的五米反射镜海尔望远镜建成。它在日本国立天文台的昴星团望远镜(Subaru Telescope)建成之前都是最好的单镜面望远镜。不过现在那里的光污染极其严重,虽然1928年的时候那里绝对荒无人烟...哦对了,埃德温·哈勃就是从这里发家的。

    电影的发展历史到此为止其实还是和尖端光学关系不大。比较值得一提的就是爱迪生所标准化的35mm胶卷成就了徕卡,1927年有声电影开始普及,这些都是人类在走向大众传媒(Mass Media)的重要一步。一战期间,电影更是成为了多方的宣传工具,其中以美帝的宣传机器最为屌炸天。

    战争结束了,拥有出色的光学设备(虽然是从德国那学来的)的日本人最终被电子技术强和人多的美帝打败,几乎全部工业都被炸入了停顿,无法继续工作。对于Nikon,据说有那么一个故事:战后,生产过军用光学设备的工人们想复产尼康相机,但是器材却不在手边,而在遥远的东京。他们找不到卡车来运输这些设备。所幸,占领当地的美国军官是一个很喜欢摄影的人,他找来了一整只车队和一大批士兵,硬是把这些设备从东京运了过来...

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  • 不管怎样,美帝的光学设备也算是能运进日本了,在日本的光学工业恢复之前,共同社记者们都一直把这种Graflex相机当做主力。它好歹有个测距仪啊...

    1948年,埃德温·兰德博士发明了一次成像[即影即有]技术,从此建立了屹立了半个多世纪的宝丽来(Polaroid)帝国。从他的第一台拍立得相机——Model 95开始,拍立得相机就有了带测光的光荣传统,只有少数高端型相机是全手动的。拍立得胶片在那个年代并不算昂贵,经常用于测光、送人、拍证件照等,直到数码相机开始普及,宝丽来帝国才渐渐式微——当然那时候,兰德博士都已经要走向生命的尽头了。

  • 1962年第一台带TTL测光的相机诞生。虽然该技术用了不少时间来普及,但是在此之前,也已经由不少的相机带有简陋的自动测光系统了。这解放了摄影师们的双手(?),让测光表不再必要。(虽然其实还是很必要...)

    1975年,柯达的工程师们发明了第一台真正意义上的“数码相机”。它重3.6kg,其CCD只有1万像素。图像用磁带记录,写入过程需时23秒。它并不是第一台使用电子感光元件进行拍摄的设备,但它却开始了一个新时代。(其实是获得了数码相机的专利)

    同年,大毛建造了BTA-6 (Большой Телескоп Альт-азимутальный, Bolshoi Teleskop Alt-azimutalnyi, 英语:Large Altazimuth Telescope),其口径达到了六米,终于超越了美国的海尔望远镜。只可惜它软了。由于主镜重量过大,主镜发生形变,其分辨率远远不及预期,从一开始就注定是一个悲剧的主。虽然光学性能并不理想,但是怎么说也是能用的,所以今天BTA-6也还在使用。

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  • 1976年第一台自动对焦的相机诞生。1977年第一台自动对焦的SLR(也是第一台量产的自动对焦相机):Polaroid SX-70 Sonar诞生。至此,真正意义上的"傻瓜机”终于出现了,柯达的那句“你按快门,剩下的我们搞定”也终于成为了现实。

  • 1978:第一支包含非球面镜片的量产镜头。

    1974-1980年代:变焦镜头大跃进,开始抢走定焦的套头地位了...

    进入1980年代,相机镜头的画质越来越好,胶片的颗粒也越来越细,传媒界也终于开始广泛使用135相机。电子技术的发达使相机们先是有了AE(自动曝光),又有了AF(自动对焦),试验性的数码相机也不断诞生。著名的电分也是这时候开始被广泛运用的,它能将底片数字化,方便出版处理。数码相机的画质依然不能独当一面,因此胶片相机还是占据了主流。在新千年到来之前,更多的辅助技术不断诞生,比如说1994尼康Zoom-Touch 105 VR成为有史以来第一种拥有防抖功能的相机。说起来,这时候我们好像还在用海鸥呢...

    但在这时候,天文台的各位就已经开始将老的设备扫地出门,迎接他们的新贵——CCD相机了。用日本国立天文台的原话来说,80年代开始就是“CCD的时代”。

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    其实天文学家们讨厌照相干板已经不是一天两天了。使用写真干板是一件很麻烦的事情,其不便复制的性质也不便于向同行分享资料。但是最让天文学家们恼怒的,还是照相干板的“倒易律失效”问题和低效率。所谓“倒易律失效”,就是胶片的感光曲线在曝光时间极短或者极长的情况下会偏离固有曲线。这通常来说意味着效率的降低:比如说某环境下,理论上F/4 ISO 800的胶卷曝光1秒就够了,但是由于倒易律失效,该胶片需要曝光两秒什么的。

    曝光时间动辄数小时的天文学家们怎么忍得了这个。

    相比之下,CCD不会有这样的问题,还对近红外、近紫外光有着良好的转化效率。CCD在高感光度下的缺陷无非是噪点而已,而这可以通过降温解决——反正咱有的是钱,喷喷液氦就好了嘛。数字图像使用起来方便也是一大优点,至少现在做巡天不需要拿着两块照相干板看半天了...分享也更方便。

    那年头,数码相机不实用无外乎这几条理由:做不大,耗电大,像素低,画质差。天文用途并不需要多好的画质,电要多少有多少,像素低在高效率之前也是能忍的。做不大这个问题其实也并非不能解决,比如说下面这种CCD马赛克...

  • 另外航天工业也迅速使用了CCD,其实最早使用CCD的反而是他们。设计底片返回舱是一件非常耗时耗力、更是耗钱的工作,所以能少一样东西就少一样。

    也还是在80年代,主动光学与自适应光学诞生了。这其实是两个差别很大的概念。

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  • 主动光学的支撑系统。通过计算机辅助,望远镜不再需要单一镜面,而是可以用多面更小的反射镜拼接,用主动光学技术保持其镜面形状。

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  • 自适应光学则是通过使镜面变形,适应大气抖动,提高分辨率。

    1990年,哈勃太空望远镜升空。人类终于摆脱了大气层,能够到太空中观测了,而哈勃太空望远镜的成就大家有目共睹,就不再详述了。

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    终于看完了,笔者辛苦了。虽然不怎么理解。
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