互动科普

我们的眼睛可以看到影像，但影像转瞬即逝，只能留在记忆中。可记忆毕竟有限，照相机的发明可以说帮助我们了却了这桩遗憾。我们今天还能看到爱因斯坦、慈禧太后、达盖尔等这些人物的尊容，要感谢达盖尔等人发明的照相机。

照相机的发明

要把影像记录下来，有两个要素：一是成像设备，即要得到影像；二是要把影像固定下来，这是照相机的关键。

成像原理早就被人发现。在2400多年前，我国先秦时期的墨翟（公元前468〜前376）在《墨经》中就有所记载。北宋沈括（1031〜1095）在《梦溪笔谈》中则有关于小孔成像的实验记载。在欧洲，古希腊的欧几里得（Euclid，公元前330〜前260）的《反射光学》研究了光的反射现象，而阿拉伯学者阿勒·哈增（Al-Hagen，965〜1038）写过一部《光学全书》，讨论了许多光学现象。人们已熟知小孔成像，并做出一种称作“暗箱”的东西。

13世纪，欧洲有人用暗箱观察日食；15世纪被艺术家发现了妙用；16世纪，这种暗箱已广泛应用于绘画，比一般临摹要方便多了。早期的暗箱是个大房间，人在房间里描画。后为了携带方便，到18世纪发明了小暗箱，影像投射在背面的油纸上（后来用毛玻璃），或通过45°的反光镜把像投射在暗箱的上面。小孔成像是没有焦距的，任何位置都可成像，且孔径越小，像越清晰。但像的亮度变暗，后来人们在小孔处装上透镜，像明亮了，但不是在任何位置都可以成像。

用手把影像描绘下来总是比较笨拙的，有没有办法把像保留下来？1822年，法国的涅普斯（Joseph Nicéphore Niépce，1765〜1833）在碳酸银或氯化银感光材料上制出了世界上第一张照片，但成像并不清晰，而且需要8个小时的曝光。1826年，他又在涂有感光性沥青的锡基底版上，通过暗箱拍摄了一张照片。

图1.涅普斯照的第一张照片

全世界公认的照相术的发明者是法国的艺术家和化学家达盖尔（Louis-Jacques-Mandé Daguerre，1787〜1851），因为他成功发明了银版照相法（Daguerreotype）。达盖尔是一位风景画家，他也使用暗箱描绘风景人物。他一直思考用什么方法能保存下来，后来他获悉涅普斯也在做这方面试验，就去找涅普斯合作。1829年12月4日，他们签订了10年合作协议，双方公布各自研究成果，以求互相帮助、取长补短。双方同意以双方的名义公布研究成果，并平分利益。不幸的是，涅普斯1933年去世了，达盖尔独自进行研究。1839年，达盖尔制成了第一台实用的银版照相机，它由两个木箱组成，把一个木箱插入另一个木箱中进行调焦，用镜头盖做快门，控制长达30分钟的曝光时间拍摄出了清晰的图像，他的感光材料就是银版。具体做法是，把银涂在铜板上，暴露在碘蒸气中，银与碘反应形成碘化银涂层，就成了照相用的银版。把银版在相机中曝光数分钟后，用75°的水银蒸气熏涂显影，然后在普通盐水中固定影像，这就是早期的银版照相术。达盖尔用这种照相术为自己留下了永久的肖像。

此后，照相术在原理上没有很大变化，只是工艺越改越合理，技术越改越精细。感光材料从铜板到纸板，从湿法到干法，从负片到正片，从黑白到彩色等等，还有一次成像法。照相机也从木制到金属，从单镜片到多镜片，从双反到单反，从定焦到变焦，从手动到自动等等。感光材料大飞跃是舍弃了不能重复使用感光片，而采用了电子的CCD和CMOS，照相机进入了数字时代，甚至连手机都可以用来照相。

图2. 由于曝光时间过长，当时拍摄人像，被拍摄者需要坐在安装有头部支撑架的特制座椅上。

推动照相技术的发展

提到照相机的发展，有几个公司值得一提。它们从照相机发明不久就从事照相术的开发和生产，直接推动了照相机技术的提升和发展，而且至今仍在生产照相器材。

德国蔡司 世界光学巨人蔡司（Carl Zeiss,1816〜1888）出生于德国古镇耶那。1846年，30岁的蔡司创办了一个生产镜片和简单显微镜的工厂，雇有20个雇员。1866年，化学家肖特和光学专家阿贝在蔡司公司发明了钡冕光学玻璃，生产正光摄影镜头。得益于这两位科学家的帮助，蔡司的光学镜头一直在业界处于领先地位。

1890年，蔡司公司的设计师保罗·鲁道夫（Paul Rudolph）设计出了第一台消像散正光摄影镜头，开创了蔡司相机镜头的新纪元。

1896年，鲁道夫又发表了大名鼎鼎的普兰纳（Planar）双高斯结构的镜头，成为20世纪初世界各地仿制改制的各种镜头的始祖。

1902年，鲁道夫设计的蔡司的天赛（Tessar）镜头面世。这种镜头被称为“鹰眼”，结构简单，价格适中，而成像质量上乘。天赛镜头经历年改进，至今不衰，已达数百种之多的庞大天赛家族。

美国柯达 总部设在美国纽约的柯达（Kodak）公司，由发明家伊士曼（Eastman）始创于1881年，距今已有整整130年的历史。最初是利用玻璃干板技术生产相机。

1883年，伊士曼发明了胶卷，使相机生产和摄影行业发生了革命性变化。伊士曼果断地使用胶卷，推出了柯达照相机，奠定了摄影大众化的基础。

1976年，柯达率先开发出了数字照相机技术，又使照相发生了一次根本性变革。

起步稍晚却后来居上

日本照相机生产稍晚于欧美，但后来居上。1917年，尼康（Nikon)；1918年，松下（Panasonic)；1934年，富士（Fujifilm)；1937年，佳能（Canon）。继德国蔡司后，日本在相机方面异军突起，占据了世界市场相当大的份额，也大量出口到我国。

我国的国产相机生产始自1956年，北京和天津两地共生产了100架相机。1957年，京津沪3地共生产了200架相机。1958年，达到2万架。1974年，超过10万架。1984年，超过100万架⋯⋯现在，相机已在中国普及，成为人们休闲娱乐不可或缺的日常用品。

（本文发表于《科学世界》2011年第6期）