一、針孔成像的起源

我們對(duì)針孔成像的認(rèn)識(shí)可追溯到我國(guó)春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，墨翟所著《墨經(jīng)》就已記載了針孔成像的現(xiàn)象，并作了精辟的解釋，這是世界上對(duì)針孔成像的最早論述。北宋時(shí)期，沈括在前人研究針孔成像的基礎(chǔ)上，做了許多實(shí)驗(yàn)，所著《夢(mèng)溪筆談》對(duì)針孔成像有詳盡的記載。他在紙窗上開(kāi)一個(gè)小孔，使窗外飛鳶和塔樓影子成像于室內(nèi)的紙屏上面。他指出: “若鳶飛空中，其影隨鳶而移，或中間為窗所束，則鳶與影相連， 鳶東則影西，鳶西則影東。又如窗隙是樓塔之影，中間為窗所束，亦皆倒垂.....”

圖1.1 裝有透視鏡的鏡箱成像示意圖

二、透鏡與鏡箱的誕生

1620年，奧地利人開(kāi)普勒(J. Kepler)制作了便攜式暗箱。18世紀(jì)，暗箱裝上了透鏡，成了鏡箱(圖1.1)，這即是照相機(jī)的雛形。1812年，英國(guó)威廉。海德。渥拉斯頓(William Hyde Wallaston) 的新月形透鏡，使鏡箱提高了光通量。1816年，由尼埃普斯發(fā)明了世界上第一個(gè)可控光圈的照相機(jī)鏡頭“人工魔眼”，從此進(jìn)入了光學(xué)鏡頭成像的時(shí)代。1839年，達(dá)蓋爾發(fā)明了銀版攝影術(shù)，所用的照相機(jī)為雙重木結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)10. 5英寸，高12. 5英寸，重11磅。鏡頭由兩片渥拉斯頓新月形透鏡組成，鏡箱可前后聚焦。

三、攝影史上的三個(gè)時(shí)代

(一)濕板感光時(shí)代

攝影的初期，拍照都要現(xiàn)拍現(xiàn)做感光板，并必須在它還濕的狀態(tài)下拍攝才能感光。1824年，

法國(guó)人N.尼埃普斯拍攝了世界上第一張正像照片《餐桌》。 1826年，他又拍攝了現(xiàn)今世界上爆粗暗下來(lái)的最早的照片《陽(yáng)光頂層》，他用白色瀝青制作的感光材料，在陽(yáng)光下曝光了8個(gè)小時(shí)。1839年，由法國(guó)人達(dá)蓋爾發(fā)布了“銀版攝影術(shù)”（把景物直接排程正像，曝光時(shí)間需要15分鐘），此時(shí)又由英國(guó)人H.塔爾博特發(fā)明了“卡羅式攝影法”（先把景物拍攝成負(fù)像，再印成正像）。1851年，由F.S.阿切爾發(fā)明了火棉膠硝酸銀濕板，把曝光時(shí)間縮短為1-2分鐘。

(二)干板感光時(shí)代

進(jìn)入這一時(shí)期之后，在拍照時(shí)使用的感光光材料都是事先做好的干燥的感光材料。1871年，英國(guó)醫(yī)生R.馬克多斯發(fā)明了明膠溴化銀干板，取代了火棉膠濕板，并把曝光時(shí)間縮短到了1/25秒。1880年，美國(guó)人伊斯曼在紐約開(kāi)設(shè)了“伊斯曼干板公司”（柯達(dá)公司的前身)，于1891年生產(chǎn)出了世界上最早的以賽璐珞為片基的膠卷。20世紀(jì)初葉起，隨著感光材料的改進(jìn)，促進(jìn)了攝影科技水平的快速提高和照相器材向現(xiàn)代化方向的迅猛發(fā)展。到20世紀(jì)80年代之后，感光膠卷成像的照相機(jī)已經(jīng)具備了自動(dòng)曝光、自動(dòng)調(diào)焦和自動(dòng)卷片等先進(jìn)功能，黑白、彩色的高感光度和細(xì)顆粒感光膠片都發(fā)展到了一個(gè)極高的水平。

(三)光電數(shù)字時(shí)代

20世紀(jì)末期進(jìn)入了數(shù)字影像時(shí)代，數(shù)字照相機(jī)開(kāi)始正式流行。用今天的眼光來(lái)看，數(shù)字照相機(jī)在其誕生初期因像素偏低等問(wèn)題幾乎很少有實(shí)際使用價(jià)值。1995年， 佳能公司推出的第一款主要面向?qū)I(yè)攝影者的單鏡頭反光數(shù)字照相機(jī)DCS3就很有代表性，該相機(jī)采用一塊像素僅為130萬(wàn)的CCD光電芯片，所攝照片的尺寸也非常之小，但在當(dāng)時(shí)已經(jīng)是一個(gè)非常了不起的重大突破了。今天，1200多萬(wàn)像素~1800多萬(wàn)像素的單鏡頭反光數(shù)字照相機(jī)已比比皆是，這些數(shù)字照相機(jī)不光是像素有了大幅度的提高，綜合性能指標(biāo)也達(dá)到了一個(gè)空前的水準(zhǔn)，而售價(jià)持續(xù)走低。尼康D3X、D7000、佳能EOS5D MARKII和索尼α 900等就是目前最新型、最具專業(yè)水準(zhǔn)和高性價(jià)比的1000萬(wàn)級(jí)~2000萬(wàn)級(jí)像素的單鏡頭反光數(shù)字照相機(jī)。采用高科技數(shù)字技術(shù)為核心的數(shù)字照相機(jī)徹底拋棄了傳統(tǒng)的感光膠卷，取而代之的是一種叫做“CCD”或“CMOS”的光電芯片作少光電耦合器件，運(yùn)用光電信號(hào)轉(zhuǎn)接算理，將電子數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)卡上，通過(guò)相機(jī)或電腦等設(shè)備打開(kāi)后就成為數(shù)字圖像。 數(shù)字圖像不需膠卷及沖洗工藝，但它可直接通過(guò)數(shù)字彩擴(kuò)機(jī)或打印機(jī)來(lái)輸出照片。攝影由此進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代——光電數(shù)字時(shí)代。