桐庐县职业技术学校网:老相机测距器的演化

老相机测距器的演化  

2010-05-14 09:42:23|  

原文链接http://www.xitek.com/forum/showthread.php?threadid=506490

        一个尚待补充的老故事：

        测距器为何物？——“调焦系统”的祖先是也。       

        现在满街都是的自动调焦照相机，可以在若干分之一秒的时间里“快速跟焦”把迎面飞驰而来的汽车清晰拍照；还能“伺伏调焦”等待过往的目标自己“撞线”将其捕获；更能在足球场边“预设焦点”候在那里只等足球飞进球门时相机自己抓住精彩的瞬间……总之如今拍照片的人们都觉得相机自动调焦是天经地义的、拍任何照片都是轻而易举的，然而1839年摄影术刚刚诞生时如何将焦点准确地聚焦在被摄物上就让老祖宗们费尽了心思。起初用毛玻璃在焦平面上调焦的大型座机还好说，通过研制大光圈的“快速镜头”、提高调焦屏亮度、再加上调焦放大镜就能解决精确调焦问题。后来旁轴取景的便携式方箱相机、皮腔相机、小画幅相机开始普及，专业记者们也放弃了能够精确调焦但是过于笨重繁琐的大型座机纷纷改用更加快捷的便携式相机去抢拍新闻，这时候距离标尺、调焦装置、测距器开始逐步装备在小型相机上，从下面那些插图中我们可以初步了解测距系统的发展历程。

        图1中的3架相机居中者是1895年美国产古德•温（GOOD WIN）纸壳木芯“袖珍”方箱相机，116胶卷8x11cm画幅（实际画幅6.5x10.5cm）；另一架是俗称“猫脸儿”的柯达布朗尼（SIX-20‘BROWNIE’C）铁壳铁芯620方箱相机，用620胶卷6x9cm画幅；最小的是现代“全固定”一次性简易相机，135胶卷2.4x3.6cm画幅，这些相机面前是116、620、135三种胶卷的实物。这类老旧简易相机既无调焦装置也无测距器连距离标尺都没有，它们是将焦点固定在2.5m~3.5m左右的距离上（侦探相机、风光相机定在5m~8m左右），利用F9、F12.7、F18、F25等小光圈（老式光圈排序）的较大景深拍摄某一点清晰其他部分大概清晰的照片，这就是我们熟悉的“超焦距”原理。超焦距理论一直是设计便携式相机上测距、调焦装置的主要依据，现代中小型相机和各种镜头上的无限远“∞”标记以及固定焦距的简易相机都是这个原理。

        图2是1934年德国蔡司•伊康公司（ZEISS IKON）出品的BOX-TENGOR铁壳方箱相机，120胶卷6x9cm画幅。该机已经具备了简单的调焦功能但是还不能精确设定焦点，它是通过变换不同屈光度的后镜片来分段调焦（1m~2m、2m~8m、8m~∞），目测距离并手工设定。

        图3是英国出品的吉尔伯特（GILBERT）蛇皮外饰、铁壳铁芯的高级方箱相机，120胶卷6x9cm画幅。它装备了当时方箱相机最先进的连续调焦装置，镜头调焦筒上标出了ft 8—12—20的英尺距离刻度，通过改变前镜片与后镜组的间距调整焦距，可以无级调节但是也要目测距离然后手工设定。

        图4是1914年的柯达“口袋1号”（NO.1 POCKET KODAK）袖珍折叠皮腔相机，120胶卷6x9cm画幅。它采用导轨式调焦方式将镜头整组调焦，这种方法是从散页片皮腔相机上继承而来，使用时要先将镜头板拉到导轨前端的定位槽内再目测距离手工设定距离标尺（图5）。

        图6是当年非常普遍的120、127、135、620、828等便携式皮腔相机，这类产品都没有测距功能都是靠目测距离然后依照镜头上标出的距离刻度手工设定，都是通过改变前镜片与后镜组之间的距离无级调节焦距。
图7也是早年间使用135胶卷、16mm胶卷、MIDGEY胶卷的便携式小画幅旁轴相机、立体相机、微型相机等等，它们都没有测距功能也都要目测大概距离后在镜头的距离标尺上设定焦距。
配图7幅（待续）

        由于那个时代的照相机只能完全被动地接受指令，如果距离设定有错误就会拍出焦点不实的废片，再准确的曝光、再完美的构图都会因此前功尽弃而照相机是一点儿也不帮忙的，所以在拍摄许多重要照片的时候，为了精确调焦不得不先用尺子量出照相机与被摄人或被摄物的距离然后再调准镜头上的距离标尺才敢按快门。当时看一张照片的调焦精度尤其是快速抓拍的动态照片，其焦距是否准确就成了检验拍摄者专业水平的首要指标（曝光、构图都可以后期补偿），你我身边的那些老摄影家们以及摄龄超过30年的老玩儿家们，当年差不多都曾用尺子标出距离来练习目测距离的基本功，人们目测距离的“眼力”成了当时学习摄影的第一课。

        简而言之半个世纪前的便携式相机基本都是这个状态，为了追求更高的调焦精度也为了提高拍摄效率，用于替代目测的相对精确的测距辅助工具开始出现了，这就是形态各异的测距器。最早用于照相机的测距器是从炮兵测距仪三角测量法简化来的，图8就是采用这一原理的机身外接式黄框重叠测距器而图9是测距器内部的示意图。

        其实“黄框”重叠测距器就是“双影”、“影像”重叠测距器的俗称，这种靠调节棱镜角度使影像重叠显示测距结果的调焦装置，为了看清调焦双影就在光路中加入刷上黄色或者染成黄色的透明色片也有的干脆采用黄色玻璃形成“黄斑”，在调焦时观察两块黄斑之间或者黄斑与白底之间的错位、重叠来控制调焦效果同时在距离标尺上显示调焦距离。调焦黄斑在不同品牌的测距器中有圆点状的、菱形的、还有方框形的许多形式所以又叫“黄斑重叠”、“黄框重叠”；另有什么颜色都不染的就是“白框”；还有将取景窗底色染成淡黄、淡绿等色彩而调焦双影不染色的，因此正确的叫法应该都是“双影重叠测距器”或叫“影像重叠测距器”。

        图10是另一种测距方式的柯达牌机身外接式测距器，它是通过调整两片小镜子的角度使被测物上下两半左右错开的裂像对齐，再在刻度盘上读出距离后手调相机上的距离标尺，这种“裂像重叠”的测距器在美国出品的早期测距器和测距式相机上很常见，现代相机的裂像调焦也是这个原理只是工艺更复杂了。由于非土著的美国人大都是英国血统所以这只测距器也用英尺刻度，另外早期的美、英制照相器材基本都用英制单位而法、德生产的照相器材则用公制单位，直到二战后两者同时标示的照相器材才逐渐多了起来。图11就是采用裂像重叠测距器的柯达35 RF旁轴135相机，镜头右前方的齿轮盘就是调焦拨盘，镜头左侧像烟道似的连体护罩里面是测距、调焦联动装置，此系列相机1940年开始在美国推上市场，是当时很先进的机型也是至今仍能照常拍片的经典老相机。

        没有测距功能的各种中小画幅照相机甚至方箱相机到了上个世纪60年代还在大量生产，所以机身外接式的测距器也一直长盛不衰，就是现在玩儿老相机的人们也仍然离不开它们。测距器的造型虽然各不相同但是工作原理都一样，就是在各种测距器的一侧都有两个测距窗口，另一侧都有一个观测窗口，某个位置上也都有一个测距刻度拨盘。测距时将有两个测距窗口的那一面对准被测物体旋转测距刻度盘同时眼睛从观测窗口看效果，双影或裂像碴口完全重叠时再看刻度盘读出距离数字然后在机身上或者镜头上设定焦距，不过这种老式测距器的精度并不十分可靠，使用前都要测试一下也都能自己校正。

        这里还有一个应该知道的概念：测距器上两个测距窗口中心点之间的距离叫“测距基线”，测距基线越长的测距器其测距精度也越高。就是说从外观上看，两个窗口的间距越大这只测距器的测距精度就越高，这也是对比某种旁轴测距相机测距精度的直观标志。

        图12是1930年的老徕卡Ⅰ型（LEICAⅠ）照相机，为了尽可能地提高测距精度它将外接式测距器做得赶上机身长度了，装在相机上就像挑着旗杆而它的测距精度也的确很高。

        看看图13中福伦达（Voigtlander）VITOⅡa型机顶上也是精巧的原厂测距器，它的测距基线只有35mm其测距精度肯定赶不上老徕卡的“旗杆”，但是方便、好用、也够用。

        配图6幅（待续）

        测距器出现后各厂家的设计师们开始把两者往一起结合，早年间刚有测距功能的照相机在性能和外观上差别很大，其中有的是把测距器“塞进”机身就算完事儿，相机的测距器、取景器、调焦装置各干各的互不相干；也有的是把测距器和调焦装置结合起来完成了测距、调焦联动，但是测距窗和取景窗是分开的不能同时看效果；还有的是把测距窗“装进”取景窗完成了一窗两用，可是调焦装置却不与测距装置同步还是独立工作；最后才是我们今天称之为“调焦系统”的把测距器、取景器、调焦装置组合在一起联合动作的综合系统。

        世界上第一架装备了测距、调焦联动装置的便携式折叠相机，是图14中1916年出品的柯达NO.3A AUTO GRAPHIC KODAK SPECIAC型自动调焦皮腔相机，这架当年被称为“自动调焦”的高级相机其实只是具备了测距、调焦的联动功能并非今天的AF。

        图15这架产于1954年的前苏联卓尔基（ZORKI）135旁轴相机仿自1932年的徕卡Ⅱ型，它是把外接式测距器揉进小型相机的典型机型，虽然已经是测距和调焦功能联动但是测距窗和取景窗还要分开使用（图16）。这类相机在拍摄时必须先看测距窗调准焦距然后再换个窗口取景、构图、按快门，要想玩儿个边调焦边取景的同步快速抓拍那是没门儿，该机的顶盖前面有3个窗口而顶盖后面有2个窗口就是此类相机特有的标志性外观。

        图17是德国PAXETTE旁轴135相机，顶盖前面两个窗口正是代表了取景、测距功能合一的标志，但是它的测距和调焦功能并未连到一起，细看图18中机身顶盖的后部有一个非常细小的测距刻度拨盘，就像操作外接式测距器一样也要先测好距离后看清读数再手调镜头焦距，这个阶段的测距器和调焦装置没有直接联系还不能叫“系统”。

        图19是蔡司伊康公司70年前推出的超级伊康泰C型（SUPER IKONTA-C）6x9cm画幅120皮腔相机，该机安装了本公司发明的“旋转棱镜式”测距装置，它的机身上有两个测距窗口在镜头上又有一个由两片棱镜组成的“小眼镜”与镜头调焦装置联动，两组系统通过连接装置由眼观手调配合完成测距和调焦的功能，但是机顶中间翻起来的折叠式取景器还是自成一体。

        图20是蔡司伊康公司1950年出品的“伯爵夫人”康泰萨（CONTESSA）高级135旁轴皮腔相机，这架相机也装备了旋转棱镜式测距装置而且已经是取景、测距、调焦同步完成的当时最先进的“调焦系统”之一，它的测距窗和取景窗也都合到一起了。

        当年蔡司伊康公司为了与徕兹（LEITZ）公司竞争在照相机等光学、机械制造领域的领导地位，从1932年开始先后生产了康泰克斯（CONTAX）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅱa、Ⅲa等机内测距基线最长的测距式135旁轴相机，图21中带测光表的康泰克斯（CONTAX）Ⅲ型就是代表作之一。

        图22是1947年产于美国的皇冠格拉菲克（CROWN GRAPHIC）4x5英寸新闻相机“外包金属保护层的（焦平面）同步双影重叠测距器”（KALART SYNCHRONIZED RANGE FINDER），在它身上还集中了焦平面磨砂玻璃调焦屏、目测调焦用的距离刻度标尺等全机械相机最完备的调焦方式，对于当时的新闻记者来说这是一架“万能测距”照相机。

        图23是中国仿徕卡的上海58Ⅱ型135旁轴相机，将它与“贡品”红旗20和少量试生产的上海58Ⅰ相比，这才是真正形成工业化生产的国产高级135相机，上海58Ⅱ最能代表当年中国相机工业的顶尖水平而且至今稍事维护还能正常使用。图中装在58Ⅱ机顶上的那只上海牌“上—2型”外接式硒光电池测光表是专供上海58Ⅱ等相机使用的配套专业表，该表精巧的外形和精细的工艺同样堪称国产测光表的精品。

        配图10幅（待续）

         1954年具有划时代意义的徕卡M3 实像测距式135旁轴取景照相机诞生（图24），它采用的实像式测距器内部包括了微型五棱镜等繁琐的光路系统，该机复杂的设计、精湛的工艺、高昂的成本、尤其是极高的测距精度无人能出其右，光学机械原理的测距器在M3上达到了不可超越的巅峰同时更是M3的精髓，至今在二手交易中如果某架M3的测距系统被动过那么整机都会价值大跌！

        现在的照相机与图中那些老相机相比早就面目全非了，不过今天的便携式相机仍然是旁轴取景和单反取景两大类，我们留心一下就会发现一个现象，虽然大家都知道单反相机的众多优点但是许多专业摄影师还在使用旁轴测距式的照相机，而且市场上旁轴相机的数量也一直占据着绝对优势，这里面除了旁轴相机的体积比较小巧外还有一些内在原因在起作用。前面说过照相机的测距基线越长其测距精度就越高，其中旁轴测距照相机的测距基线基本是恒定的，它是通过调整棱镜角度完成测距，比如徕卡M6 TTL 0.72型旁轴相机的测距基线就是恒定的49.9mm，在安装不同焦距的镜头时测距精度是一样的。然而单反相机是通过改变镜片间距或者整体移动镜组来调整与焦平面的距离完成测距，单反相机的测距基线是根据不同焦距的镜头随时变化的，以徕卡福莱克斯（LEICA FLEX）SL2单反相机为例（图25），当换用不同焦距的镜头时其镜头焦距/测距基线的变化是：24mm/1.8mm；35mm/3.8mm；80mm/8.4mm；135mm/56.2mm；180mm/99.6mm … …可见旁轴测距照相机的最大优势是在短焦距端具有单反相机无法比拟的测距精度。简单地说就是镜头焦距短于135mm是旁轴相机测距精度高，焦距越短越能看出优势；镜头焦距长于135mm是单反相机测距精度高，焦距越长效果越明显。旁轴测距相机的另一个优势是取景器非常明亮，在弱光环境中构图、调焦、按快门一气呵成比一般AF相机还快，这也是众多大师爱用旁轴相机的原因。可是旁轴相机取景器的视差问题尤其是近距离视差却无法从根本上解决，如果用旁轴相机拍微距那更是把人愁死，所幸单反相机帮我们解决了这个难题。

        照相机的测距系统经过几十年才修炼成今天全自动的AF系统，发展历程包括手持式的、机身外接式的、机内固定式的；有取景、测距、调焦分动的，有取景、测距、调焦联动的以及全手控的、全自动的等等几个阶段；有光学机械的、超声波的、红外线的、实像式的、虚像式的、被动式的、主动式的、分段式的、连续式的、单点式的、多区域的、三维立体的等等许多形式，直至发展成今天的高速度、高精度、高智能、比人更有本事的全自动立体调焦系统。1977年世界上第一架自动调焦照相机诞生，这就是日本的柯尼卡（KONICA）C35AF旁轴135相机，至此AF功能发明了，摄影的难题不再是难题。