照 相 机 的 发 展 与 使 用

一线阳光穿过孔洞射进黑暗的房间，可以在与之相对的墙壁上映出外界的倒像，这种现象叫 “针孔成像”。早在2300多年前中国春秋时期的古代学者墨子就已发现了这一现象。这成为今天照相机成像原理的基础。
利用这一原理制做的暗箱最早出现在阿拉伯国家，作为当时天文学家观察天象的一种工具。15至16世纪，这种暗箱流传到了欧洲，并被欧洲人不断地改进，他们先后在暗箱上加装了反光镜和用玻璃透镜替代了光孔，使暗箱中的进光量获得了极大的提高。当时，画家们用这种暗箱进行写真作画，效果极佳。观察者从暗箱中看到的外部投影，无论是在颜色还是形状上，都与外景完全一致。如果不是缺乏必要的技术手段将所观察到的影像固定下来。那么，照相术的产生也许会提早数百年。
　　1725年，德国的一位解剖学家舒尔茨在阳光充足的实验室中做提取磷的实验时，意外地发现了烧瓶中受光部分的化合物变成紫黑色。这一变化引起了他的兴趣，在继续进行研究后，终于确定，引起这一变化的是银。他的发现，成为后人研究照相技术的基础。
　　1802年，英国人韦奇伍德把树叶和画在玻璃板上图案放在用硝酸银和丹林处理过的纸上进行直接曝光，纸上显现出了景像。但由于无法定影，影像不能保持。
　　1826年，德国人尼普森用涂有沥青粉和熏衣草油的金属板置于暗箱内，历程8小时的曝光，获得了一张，也是世界上第一张不褪色的外景照片。但由于曝光时间过长，光线的移动变化使照片上的物体模糊不清。随后，尼普森又进行过许多种试验，最后发现了在金属板上镀银，然后，再喷碘的方法。他随即把这一发现告诉了他在法国同行达盖尔。不久，尼普森去世，达盖尔继续此项研究。他用碘蒸气处理镀银铜板，然后，将其置于暗箱内曝光，曝光后再用水银蒸气进行显影和用食盐液定影，用这种方法获得的照片清晰稳定，可永久保存。1839年，达盖尔将这种方法公诸于世，并定名为银板照相法。
　　与此同时，英国科学家塔尔博特发明了使用硝酸银和碘化钾的光力照相法。光力照相法与银板照相法相比，虽然成像不如银板清晰，但感光速度快，用料低廉，而且可以用一张底片洗印出很多张照片，其形式更接近于现代照相术。
　　1851年，英国人阿切尔也发明了一种新的照相技术。他把硝棉胶涂在玻璃上，推出了玻璃板硝棉胶板摄影法，该方法吸取了银板照像法的优点，不仅成像清晰，而且也能够多次洗印，曝光时间也大为缩短。然而，缺点是玻璃感光板必须在拍摄现场制作。每次拍摄都需携带大量的用品，很不方便，在使用了一段时间后，便被英国人马多克斯发明的玻璃干板所替代。
　　玻璃干板的制作方法是把溴化银溶于明胶中，再涂到玻璃板上，由于溴化银的光性更强，所以使拍照的时间大为缩短。以前的银板照相法所需的感光时间为30分钟以上，光力照相法需2分钟以上，湿板照相法最快也需15秒，而干板照相法只需1/6秒。　
　　曝光速度的提高除了感光材料的改进外，照相镜头的发明和改进也是一个重要原因。1841年，佩兹帕尔首先在相机上使用了明亮度极高的镜头。1846年，德国的卡尔·蔡司在德国的耶拿设立了一个专门研究显微镜头和照相镜头的光学实验室。聚集了一批光学物理学家和玻璃制作工匠。创造出了许多优质的高性能镜头，在促进世界照相术发展的过程中，起到了极为重要的作用。
1868年，美国发明了赛璐珞，美国的古德温
首先利用这一发明进行照相感光材料的研制。1887年，一种以赛璐珞胶片作片基，上面涂有感光乳剂的轻便、
可绕成卷装在相机里连续分段拍照的感光胶卷问世。1884年，美国的伊斯曼工厂开始成批生产赛璐珞胶卷，
并研制出了使用这种胶卷的小型照相机。1888年，伊斯曼椅达公司又根据英国物理学家麦克斯韦所发现
的原理，在赛璐珞胶片上涂上三层能分别感受红、绿、蓝、三色的感光剂，制成了彩色胶卷，使彩色摄影终
成现实。
现代照相机比较复杂，具有镜头、光圈、快门、测距、取景、测光、输片、计数、自拍等系统，是一种结合光学、精密机械、电子技术和化学等技术的复杂产品。
照相机品种繁多，按用途可分为风光摄影照相机、印刷制版照相机、文献缩微照相机、显微照相机、水下照相机、航空照相机、高速照相机等；按照相胶片尺寸，可分为110照相机(画面13×17毫米)、126照相机(画面28×28毫米)、135照相机(画面24×18，24×36毫米)、127照相机(画面45x45毫米)、120照相机(包括220照相机，画面60×45,60×60,60×90毫米)、圆盘照相机(画面8.2x10.6毫米)；按取景方式分为透视取景照相机、双镜头反光照相机、单镜头反光照相机。
照相机的光学成像系统是按照几何光学原理设计的，并通过镜头，把景物影像通过光线的直线传播、折射或反射准确地聚焦在像平面上。
摄影时，必须控制合适的曝光量。因为银盐感光材料接收光通量有一限定范围，光通量过少形不成潜影核，光通量过多形成过曝，图像又不能分辨。照相机是用光圈改变镜头通光口径大小，来控制单位时间到达感光材料的光子量，光圈大，单位时间内光通量大。同时照相机用改变快门的开闭时间来控制曝光时间的长短。
从完成摄影的功能来说，照相机大致要具备成像、曝光和辅助三大结构系统。 镜头是用以成像的光学系统，由一系列光学镜片和镜筒所组成，每个镜头都有焦距和相对口径两个特征数据；取景器是用来选取景物和构图的装置，通过取景器看到的景物，凡能落在画面框内的部分，均能拍摄在胶片上 ；测距器可以测量出景物的距离，它常与取景器组合在一起，通过连动机构可将测距和镜头调焦联系起来，在测距的同时完成调焦。
光学透视或单镜头反光式取景测距器都须手动操作，并用肉眼判断。此外还有光电测距、声纳测距、红外线测距等方法，可免除手动操作，又能避免肉眼判断带来的误差，以实现自动测距。
快门是控制曝光量的主要部件，最常见的快门有镜头快门和焦平面快门两类。镜头快门是由一组很薄的金属叶片组成，在主弹簧的作用下，连杆和拨圈的动作使叶片迅速地开启和关闭 ；焦平面快门是由两组部分重叠的帘幕(前帘和后帘)构成，装在焦平面前方附近。两帘幕按先后次序启动，以便形成一个缝隙。缝隙在胶片前方扫过，以实现曝光。
自拍机构是在摄影过程中起延时作用，以供摄影者自拍的装置。使用自拍机构时，首先释放延时器，经延时后再自动释放快门。自拍机构有机械式和电子式两种，机械式自拍机构是一种齿轮传动的延时机构，一般可延时8～12秒 ；电子式自拍机构利用一个电子延时线路控制快门释放。