单反相机
单反是“单镜头反光”的简称。取景和拍摄用同一只镜头:平时一面镜子把镜头的光引到取景器,按下快门的一瞬,镜子抬起,光落到胶片上。这里的模型照 1972 年的奥林巴斯 OM-1 做,一台全机械的 35 毫米胶片单反。
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看到的和拍到的
旁轴相机和取景器相机,取景窗开在镜头旁边。窗里的画面和镜头拍下的画面不完全一样:离得越近,差得越多。这就是视差。
取景窗也看不出镜头对焦对在哪里,换上长焦或广角镜头,窗里的画面也不会跟着变。单反的办法是:直接透过拍照的那只镜头去看。
红框:镜头拍到的范围 · 虚线框:旁边一扇取景窗看到的范围(0.45 米处)
45° 的镜子
镜头后面,一面镜子斜放成 45°,把光向上反射到对焦屏。对焦屏离镜子的距离,和胶片离镜子的距离相等,所以屏上成的像和胶片上的一样清楚。
镜头成的像是倒的,上下颠倒,左右也颠倒。经过镜子,屏上的像正了过来,但左右仍然是反的。
镜头 → 45° 反光镜 → 对焦屏
屋脊五棱镜
对焦屏上方是一块屋脊五棱镜。光先碰到顶上的“屋脊”,两个斜面各反射一次;再在镀了反射膜的前面反射一次,然后从后面射向目镜。
棱镜里三次反射,加上反光镜一次,一共四次。偶数次反射不会把像变成镜像;屋脊又把左右换了回来。从目镜看到的像,上下左右都和眼前的景物一致。
屋脊两次 + 前面一次 · 从目镜看是正像
按下快门
取景时光圈一直开到最大,屏上明亮。按下快门,先是光圈缩到设定的大小,接着镜子抬起,取景器里一黑;然后快门打开、关上;镜子马上落回,光圈重新开大。
镜子落回由机构自动完成,叫瞬回反光镜。OM-1 的镜子装有空气阻尼,减小抬起和落下时的震动。整个过程不到十分之一秒,这里放慢了。
光圈缩小 → 镜子抬起 → 快门 → 镜子落回 → 光圈开大
两道帘幕
OM-1 的快门是布帘焦平面快门,紧贴在胶片前面。两道不透光的布帘横向走过 24 × 36 毫米的画框:第一道拉开,第二道跟着盖上。
慢速时,第一道走完,第二道才出发,整个画框有一段时间全开。快速时,第二道提前出发,两道之间只剩一条缝扫过胶片。缝越窄,速度越快;但胶片上每一处被照亮的时间都一样。
快门速度 1 秒至 1/1000 秒 · 慢放
闪光同步
闪光灯只亮几千分之一秒。它在第一道帘幕走完时触发,只能照亮那一刻敞开的部分。
在 1/60 秒或更慢,那一刻整个画框都敞开着,整张都被照亮。更快的速度下,那一刻只有一条缝,照片上只亮一条带。所以 OM-1 的闪光同步速度是 1/60 秒。
1/60 秒:整张照亮 · 1/250 秒:只亮一条带
过片
拍完一张,扳动过片扳手。OM-1 的扳手一次扳过 150°,同时做好几件事:把胶片卷过一格,画格计数加一,给快门上弦,并让下一次的反光镜和自动光圈准备好。
135 胶片每格 8 个齿孔,孔距 4.75 毫米,一次走 38 毫米:画面 36 毫米,格与格之间留 2 毫米。上弦时两道帘幕叠在一起退回原位,胶片不会漏光。
一格 = 8 个齿孔 × 4.75 毫米 = 38 毫米
拆开来看
一台单反由几大部分组成:镜头、反光镜箱、取景器(对焦屏、五棱镜、目镜)、焦平面快门、输片机构,外面是机身。OM-1 机身宽 136 毫米、高 83 毫米、厚 50 毫米,重 490 克,在 1972 年是最小最轻的 35 毫米单反。
各部分分开,指针停在哪一块上,哪一块就会单独托出并标出名字。
剖开:一条光路
沿镜头的轴剖开机身,光的路线一目了然:穿过镜头,被反光镜折向上,在对焦屏上成像,进入五棱镜反射三次,从目镜出来。
镜头卡口到胶片的距离,OM 卡口是 46 毫米。反光镜就在这段空间里,抬起时贴到对焦屏下方。
剖面:镜头 · 反光镜箱 · 五棱镜 · 快门 · 胶片
它改变了什么
从目镜看到的,就是镜头拍到的。换上任何镜头,无论长焦、广角还是微距,取景都不用另配取景器。可换镜头、可换取景器和对焦屏、马达过片,组成了一整套系统。
1959 年的尼康 F 是这种系统单反的代表。1964 年东京奥运会上,它取代大画幅新闻相机,成为记者的主力;越战报道里也到处是它。此后几十年,单反一直是专业摄影的主流。
1936 Kine Exakta · 1949 Contax S · 1959 尼康 F · 1972 OM-1
快门在手
速度盘从 1 秒到 1/1000 秒。每按一次快门,镜子抬起,两道帘幕走过,镜子落回,扳手再把胶片卷过一格。开着闪光时,只有 1/60 秒和更慢的速度能照亮整张。
试一试快门调到 1/1000 秒,帘幕之间的缝有多宽?调到 1/60 秒呢?
模型省略了什么
机身外形尺寸、卡口距离和快门速度按 OM-1 的公开数据;内部各零件的大小和位置是按比例画的。镜头的六片镜片是双高斯结构的示意,不是这只镜头的实际设计。OM-1 的五棱镜底面是曲面,没有单独的聚光镜,这里画成平底。帘幕横越画框所需的时间奥林巴斯没有公布:它必须短于 1/60 秒,模型取 15 毫秒,所以 1/1000 秒时缝宽约 2.4 毫米;实际帘幕还会加速,缝宽沿途略有变化。按快门、帘幕和过片的动作都放慢了。测光表、自拍和反光镜预升没有画。光束只画了景物中一点发出的光。
几个常见的误解
快速时,快门并不是“开得更快”:两道帘幕的速度不变,变的是它们之间的缝。胶片每一处得到的曝光时间都等于设定的快门速度。取景器里的像不只靠反光镜翻正:反光镜只把上下翻过来,左右要靠五棱镜的屋脊。第一台带眼平取景五棱镜的单反是谁,说法不一:常说 1949 年的 Contax S 和 Rectaflex,匈牙利的 Duflex 更早;瞬回反光镜常归于 1954 年的 Asahiflex IIb,那台相机还没有五棱镜。
资料来源
- 奥林巴斯博物馆:OM-1(1972 年 7 月发售,原名 M-1,1973 年改名;世界最小最轻的 35 毫米单反;空气阻尼)
- オリンパス ミュージアム:OM-1
- Olympus OM-1 使用说明书(扫描本):快门速度、1/60 秒闪光同步、150° 过片、自动光圈
- 奥林巴斯:设计者米谷美久(Yoshihisa Maitani)讲演
- SMPTE ST 139:35 毫米胶片 KS 齿孔,孔距 4.75 毫米
- Alan Wood:OM 卡口的法兰距 46.0 毫米
- 尼康:尼康 F 的历史
- J. Greivenkamp,亚利桑那大学 OPTI 502:反射镜与棱镜(屋脊五棱镜三次反射)
- 焦平面快门(引 Goldberg《Camera Technology》1992)
- 单镜头反光相机(Kine Exakta、Contax S、Rectaflex)
- 瞬回反光镜(Asahiflex IIb,1954)
- Kemény:Dulovits Jenő 与 Duflex(匈牙利科学院)

