世界首臺專業(yè)AF單反 尼康F4的開發(fā)歷程

1、世界首臺專業(yè)AF單反 尼康F4的開發(fā)歷程相機之家   日期: 2011-6-29   類型: 轉(zhuǎn)載  作者: -     1988年9月，尼康首先在日本、美國、德國發(fā)表了F4 ，并于同年12月向全世界發(fā)售。    這是世界上第一部專業(yè)級的AF單鏡頭反光式相機，可以說是邁出了歷史性的一步。做為第一臺專業(yè)AF相機同時也是尼康的第四代旗艦，她的設(shè)計開始于1983年。在1984年做出了第一臺實驗機，在當(dāng)時并沒有考慮將AF技術(shù)也融進其中。因為與此同時，尼康的另外一個設(shè)計組正在為F3AF

2、而奮斗，那時尼康正在為少在F3的機身里預(yù)留一個電子觸點而懊悔萬分。這就是為什么后來的F3AF看上去和F3只是在取景器上大相徑庭，而實際上連機身也不能互換的原因。    那時的實驗版F4與后來的F4也可以說是大相徑庭，要是說有什么差不多的地方，恐怕就是那內(nèi)藏馬達(dá)以及高速快門了。當(dāng)然當(dāng)時用的是FE2的快門_，呵呵。其它的嗎，就先用F3的內(nèi)藏湊和湊和。當(dāng)時的實驗機就是為了驗證內(nèi)藏馬達(dá)的可能性和動作的可靠性而開發(fā)的。一方面，尼康在F4里加入FA的區(qū)域測光系統(tǒng)同時因為是專業(yè)相機又想加入全時手動快門(向賓得學(xué)習(xí))，而且又希望馬達(dá)的速度達(dá)到6張/秒。同時，機械系統(tǒng)和電子系統(tǒng)協(xié)調(diào)

3、的可靠性也需要“煙酒煙酒”了。    既然這樣就只有兩條路可以走了：一，走機械道路，手動萬歲！二，走電子道路，Z80萬歲！在激烈的內(nèi)部斗爭中，還是電子一族占了上風(fēng)，在84年夏季的式樣書中寫到F4：全電子控制快門，內(nèi)藏馬達(dá)，區(qū)域測光多模式SLR相機。既然已經(jīng)決定了走電子化道路，那么就要做出機械相機不能也是不可能做到的功能，當(dāng)然再像F3那樣保留機械備用快門的必要性就沒有了。首先是快門，機械快門已經(jīng)達(dá)到了1/4000秒的高速，那么電子快門能做到多快呢？1/8000秒？！可能嗎？！俗話說“沒有什么大不了的”。    1、1/8000秒快門&#

4、160;   在FM2上，尼康已經(jīng)實現(xiàn)了1/4000的高速機械快門，然而要實現(xiàn)1/8000也不是那么容易的事情。首先是快門簾幕的材料問題，門開始的時候FM2的快為了增加強度采用鈦合金蜂窩快門結(jié)構(gòu)，而1/8000秒就連鈦也抗不住了。在尼康的測試中，用鈦合金的快門在5萬次左右的時候就和馬克思說Hello了。呵呵，我們要馬兒快些跑又要馬兒減肥，就得給馬兒吃些東洋大補丸-碳纖維復(fù)合材料。那可是跟美國的航天飛機一起見過市面的東西呀，高技術(shù)就是高（不是太軍）。同時為了增加快門的可靠性和實現(xiàn)雙縫行走采用了前4后4這樣的兩重遮光結(jié)構(gòu)，這也增加了反光鏡升起的時候防止底片意外曝光的安全性?！半p

5、重的保護給我安全的感覺”（摘自某xx巾廣告）。其實在8片快門葉片里也只有2片是復(fù)合材料的。然兒問題又來了，那快門的動作太猛了（感覺象機關(guān)槍-尼康設(shè)計組成員的語錄）。    怎么辦？！偉大的牛頓同學(xué)告訴我們：作用力等于反作用力。我們就得做出什么東西來平衡它。第一要提供足夠的動量，第二動作行程不能太大。怎么辦？！我們就只能采用大比重的材料，什么物質(zhì)比重大-哈哈金子（太貴了）？鉛（太軟了）？呵呵，我們又不能用水銀（這是Mz3同志的偉大構(gòu)想），最后尼康采用了鎢合金快門平衡機構(gòu)，有了它F4的快門給人帶來的爽爽的感覺。    但是F4的最高閃光同

6、步速度與FM2一樣只有1/250？！為什么？呵呵，為了實現(xiàn)1/8000秒速度，快門是雙縫行走，然而閃光同步的時候就不能這樣了。    2、分區(qū)測光系統(tǒng)    尼康在FA上首先實現(xiàn)了分區(qū)測光，其測光的準(zhǔn)確性和方便是過去的中心重點測光方式所無法相提并論的。在F4上采用分區(qū)測光是從設(shè)計一開始就決定了的，為了更加的準(zhǔn)確，尼康重新設(shè)計了測光算法軟件同時擴大了數(shù)據(jù)庫的容量。根據(jù)FA在使用中暴露出的主要問題，在F4上尼康加了水平傳感器。這樣，在豎構(gòu)圖的時候就自動切換分區(qū)測光的算法。我個人的感覺是尼康的分區(qū)測光在早晚和一些光線變化比較大的時候很好用，

7、我用不著補償按快門就行了。    這里還要說的是，在尼康的相機里只有FA和F4能在使用手動鏡頭的時候?qū)崿F(xiàn)分區(qū)測光。包括F5在內(nèi)的機身都不能，這就要說到后來的機身都需要從AF鏡頭中的CPU中讀取光圈和焦距信息。而在老式的手動頭里光圈是以機械偶合環(huán)帶動機身內(nèi)部的滑變電阻這種“模擬”方式來傳遞信息的，那早就不能適應(yīng)信息時代的需要了。FA中的分區(qū)測光算法是全“模擬方式”的，而F4的是“數(shù)?；旌稀毙运惴ā．?dāng)然包括后來的3D-RGB測光，都是某種樣品采樣-查表，優(yōu)化-逼近算法。RGB測光一改相機測光是色盲的通病，但是再怎么改進也請您記住一點：再好的鏡頭也不如您的雙眼，再準(zhǔn)確的

8、測光表也是個白癡。一個好的攝影者要用自己的心去觀察世界，用自己的大腦去駕御相機。    3、AF系統(tǒng)-1EV條件下AF可能性    尼康在吸取了F3AF設(shè)計的經(jīng)驗教訓(xùn)后，在F4設(shè)計一開始就要求保留AF能力。當(dāng)時的想法是F4與F4AF同時開發(fā)同時發(fā)賣，采用相同的機身主體，AF模塊化附件，AF鏡頭馬達(dá)內(nèi)置。當(dāng)然，在當(dāng)時尼康有一個專門的開發(fā)小組負(fù)責(zé)AF組件。其間，鏡頭馬達(dá)內(nèi)置及機身驅(qū)動方案曾經(jīng)同步發(fā)展，而且都做出過相應(yīng)的樣機。從實驗的結(jié)果來看鏡頭馬達(dá)內(nèi)置方案從技術(shù)上最為優(yōu)秀，但是小型直線步進電機，以及大扭矩?zé)o芯馬達(dá)的價格都一直降不下來，同時

9、過去的鏡頭的內(nèi)部設(shè)計都得做大的修改甚至重新設(shè)計。而機身內(nèi)置AF驅(qū)動馬達(dá)+小螺絲刀在價格以及鏡頭設(shè)計的繼承性上又比較好。在美能達(dá)推出7000相機后，發(fā)賣的頭10天就創(chuàng)下了記錄，尼康不得不在20天內(nèi)作出抉擇。這就是今天大家見到的卡口，同時也使F3AF和那3只專用AF頭成了真正的“空前絕后”。尼康從Honeywell那里買來了相位檢出被動AF的專利并將其AF模塊直接應(yīng)用到老F301上推出F501。然而F4這種新時代的旗艦相機是否把AF機能內(nèi)置就不得不提到桌面上來了。    這大約是在85年，尼康對F4的設(shè)計作出重大的修改。拋棄了AF與MF型，轉(zhuǎn)而合一到只有一種AF型的開

10、發(fā)上來。那么就不能再象F3AF那樣將全部的AF組件都放到取景器內(nèi)部了，同時因為有了F3的Pin Hole Mirror 技術(shù)F4一開始就把AF-CCD Sensor與點測光&TTL SPD放到了反光鏡箱的底部。然而，為了實現(xiàn)在-1EV昏暗環(huán)境下的自動聚焦就需要高靈敏度的新CCD-Sensor。86年尼康成功的開發(fā)出了高靈敏度的CCD，然而問題也接踵而至，那種CCD對紅外區(qū)的光線也極為靈敏。而在傍晚等需要AF的時候又不能受外界的紅外線影響。怎么辦？！這就需要一種專用的濾色片把有害的紅外線過濾掉同時又的讓足夠的可見光透過。又人會說這種濾色片早就有了，看來沒什么大不了的了？！呵呵，好事多魔呀

11、。在專用的AF閃光燈的AF輔助聚焦照射燈工作的時候我們又需要這種CCD對紅外光的敏感性，又需要把可見光過濾掉讓紅外線透過來。這就是為什么AF輔助照明燈都是紅色的原因了。怎么辦？！不好辦吧？！這種特殊的相變?yōu)V色薄膜的開發(fā)也是F4在開發(fā)過程中遇到的一個技術(shù)難題之一。    最后就是AF軟件的編寫了，F(xiàn)4是帶有焦點預(yù)測功能的。也就是相機可以估計出被攝體在反光鏡升起到快門打開之間時間內(nèi)所要前進或后退的距離從而做出自動的補償。然而傳統(tǒng)的兩點式預(yù)測算法把物體的運動想象成勻速的，這與實際的許多情況不符。F4是3點式預(yù)測算法，即可以計算出物體是否在作加速或減速運動以及其的加速度，

12、從而更加準(zhǔn)確的作出判斷。當(dāng)然這里面還有許多細(xì)節(jié)問題，我會再寫篇文章解釋其中的許多的貓膩。不過，我在這里可以先回答曾經(jīng)有人在壇子里問的又關(guān)自動聚焦的問題-為什么尼康鏡頭正向全行程與反向全行程的反饋脈沖數(shù)會有幾個脈沖的差別？呵呵，其實這個問題太簡單了：任何的機械往復(fù)運動都要有空程（這個概念是任何有機械設(shè)計常識的人都知道的），那幾個脈沖就是這空程差的體現(xiàn)。尼康的鏡頭內(nèi)部有個51倍焦距的基準(zhǔn)校正反饋信號與其它相關(guān)的機構(gòu)及信號配合來解決這個問題-其實這根本就不是什么問題。 尼康 F4尼康 F4S尼康 F4E     F4系列先后推出了F4、F4S、F4E三中變形機

13、身,他們的本體都是一樣的，只是在電池盒的容量和外觀做了一些修改。但是F4的耗電問題一直沒有被很好的解決，到了F5的時候就更慘了，為了給那三個"沒心沒肺"的馬達(dá)提供充足的能量，同時那AF運算DSP和RGB測光運算CPU也不是省油的燈，呵呵。尼康又只能給F5肚子里塞進8節(jié)電池,但是其實這還是喂不飽它（最好再給它加2-2.3V的能量）。哎，世界上沒有十全十美的事情，雖然尼康的設(shè)計組一直在追趕最先進的技術(shù)，F(xiàn)4先后有四代實驗機問世。在看到佳能成功實現(xiàn)了USM馬達(dá)和新的EF卡口之后，尼康又想起了老的F3AF，同時認(rèn)為自己早晚也會重新回到馬達(dá)內(nèi)置的鏡頭設(shè)計上來，也為了不在重?fù)vF3AF的

14、覆轍，就在F4的卡口上予留了給鏡頭馬達(dá)供電的觸點，這樣雖然在早期F4的說明書上對此只字未題，但是在AF-I和AF-S鏡頭出來的時候，尼康就說F4的用戶只要Plug and Play 就行了。     F4還是比較傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)盤式設(shè)計，使得尼康從F到F3的設(shè)計傳統(tǒng)得以延續(xù)，所以從一開始F3的老用戶幾乎不用怎么看說明書就可以直接上手操作F4，這也是為了適應(yīng)老用戶而采取的措施。尼康的每一代旗艦都要先向老用戶作充分的調(diào)查研究，聽取意見改進設(shè)計。這恐怕也是所謂的“用戶就是上帝”的理念吧。    呵呵，我已經(jīng)說的不少了。再說說那F4的演變，在后期的F4上尼康改進了可拆卸取景器的鎖定裝置，還在閃光燈熱靴上加了鎖定用的螺絲座。其實在R1鎖的印字字體和R2鎖的外觀上也有微妙的變化。其實最主要的變化還是前25萬臺和以后的生產(chǎn)型的快門結(jié)構(gòu)上尼康做了改進，所體現(xiàn)出來的快門的聲音有所不同，細(xì)心的愛好者可以去比較比較。    呵呵，再告訴大家一個獨家信息：打開F4的后蓋，你會注意到在內(nèi)機身的左上角（與后蓋）配合的小窄溝里面有個小點點，按住它你在打開后蓋的情況下按動快門快門就會動作