世界首臺(tái)專業(yè)AF單反尼康F4的開發(fā)歷程資料

1、世界首臺(tái)專業(yè)AF單反 尼康F4的開發(fā)歷程相機(jī)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(guó)、德國(guó)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(jí)的AF單鏡頭反光式相機(jī)，可以說(shuō)是邁出了歷史性的一步。做為第一臺(tái)專業(yè)AF相機(jī)同時(shí)也是尼康的第四代旗艦，她的設(shè)計(jì)開始于1983年。在1984年做出了第一臺(tái)實(shí)驗(yàn)機(jī)，在當(dāng)時(shí)并沒(méi)有考慮將AF技術(shù)也融進(jìn)其中。因?yàn)榕c此同時(shí)，尼康的另外一個(gè)設(shè)計(jì)組正在為 F3AF而奮斗，那時(shí)尼康正在為少在F3的機(jī)身里預(yù)留一個(gè)電子觸點(diǎn)而懊悔萬(wàn)分。這就是為什么后來(lái)的F3AF看上去和F3只是在取景器上大相徑庭，而實(shí)際上連機(jī)身也不能互換的

2、原因。那時(shí)的實(shí)驗(yàn)版F4與后來(lái)的F4也可以說(shuō)是大相徑庭，要是說(shuō)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(shí)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(shí)的實(shí)驗(yàn)機(jī)就是為了驗(yàn)證內(nèi)藏馬達(dá)的可能性和動(dòng)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(cè)光系統(tǒng)同時(shí)因?yàn)槭菍I(yè)相機(jī)又想加入全時(shí)手 動(dòng)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(shí)，機(jī)械系統(tǒng)和電子系統(tǒng)協(xié)調(diào)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(jī)械道路，手動(dòng)萬(wàn)歲！二，走電子道路，Z80萬(wàn)歲！在激烈的內(nèi)部斗爭(zhēng)中，還是電子一族占了上風(fēng)，在84年夏季的式

3、樣書中寫到 F4:全電子控制快門，內(nèi)藏馬達(dá)，區(qū)域測(cè)光多模式SLR相機(jī)。既然已經(jīng)決定了走電子化道路，那么就要做出機(jī)械相機(jī)不能也是不可能做到的功能，當(dāng)然再像F3那樣保留機(jī)械備用快門的必要性就沒(méi)有了。首先是快門，機(jī)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(shuō)沒(méi)有什么大不了的”。1、1/8000秒快門在FM2上，尼康已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了 1/4000的高速機(jī)械快門，然而要實(shí)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(wèn)題，門開始的時(shí)候FM2的快為了增加強(qiáng)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(cè)試中，用鈦合金的快門在

4、5萬(wàn)次左右的時(shí)候就和馬克思說(shuō)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(bǔ)丸-碳纖維復(fù)合材料。那可是跟美國(guó)的航天飛機(jī)一起見(jiàn)過(guò)市面的東西呀，高技術(shù)就是高（不是太軍）。同時(shí)為了增加快門的可靠性和實(shí)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(shí)候防止底片意外曝光的安全性。雙重的保護(hù)給我安全的感覺(jué)”（摘自某xx巾廣告）。其實(shí)在8片快門葉片里也只有 2片是復(fù)合材料的。然 兒?jiǎn)栴}又來(lái)了，那快門的動(dòng)作太猛了（感覺(jué)象機(jī)關(guān)槍-尼康設(shè)計(jì)組成員的語(yǔ)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(lái)平衡它。第一要提供足夠的動(dòng)量，第二動(dòng)作

5、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(jī)構(gòu)，有了它F4的快門給人帶來(lái)的爽爽的感覺(jué)。但是F4的最高閃光同步速度與FM2 樣只有1/250？！為什么？呵呵，為了實(shí)現(xiàn)1/8000秒速度，快門是雙縫行走，然而閃光同步的時(shí)候就不能這樣了。2、分區(qū)測(cè)光系統(tǒng)尼康在FA上首先實(shí)現(xiàn)了分區(qū)測(cè)光，其測(cè)光的準(zhǔn)確性和方便是過(guò)去的中心重點(diǎn)測(cè)光方式所 無(wú)法相提并論的。在 F4上采用分區(qū)測(cè)光是從設(shè)計(jì)一開始就決定了的，為了更加的準(zhǔn)確，尼康重新設(shè)計(jì)了測(cè)光算法軟件同時(shí)擴(kuò)大了數(shù)據(jù)庫(kù)的容量

6、。根據(jù)FA在使用中暴露出的主要問(wèn)題，在F4上尼康加了水平傳感器。這樣，在豎構(gòu)圖的時(shí)候就自動(dòng)切換分區(qū)測(cè)光的算法。我個(gè)人 的感覺(jué)是尼康的分區(qū)測(cè)光在早晚和一些光線變化比較大的時(shí)候很好用，我用不著補(bǔ)償按快門就行了。這里還要說(shuō)的是，在尼康的相機(jī)里只有 FA和F4能在使用手動(dòng)鏡頭的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)分區(qū)測(cè)光。 包括F5在內(nèi)的機(jī)身都不能，這就要說(shuō)到后來(lái)的機(jī)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(dòng)頭里光圈是以機(jī)械偶合環(huán)帶動(dòng)機(jī)身內(nèi)部的滑變電阻這種模擬”方式來(lái)傳遞信息的，那早就不能適應(yīng)信息時(shí)代的需要了。FA中的分區(qū)測(cè)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(lái)的 3D-RGB

7、測(cè)光，都是某種樣品采樣- 查表，優(yōu)化-逼近算法。RGB測(cè)光一改相機(jī)測(cè)光是色盲的通病，但是再怎么改進(jìn)也請(qǐng)您記住 一點(diǎn)：再好的鏡頭也不如您的雙眼，再準(zhǔn)確的測(cè)光表也是個(gè)白癡。一個(gè)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(jī)。3、AF系統(tǒng)-1EV條件下 AF可能性尼康在吸取了 F3AF設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)后，在 F4設(shè)計(jì)一開始就要求保留AF能力。當(dāng)時(shí)的想法是F4與F4AF同時(shí)開發(fā)同時(shí)發(fā)賣，采用相同的機(jī)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(shí)尼康有一個(gè)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(jī)身驅(qū)動(dòng)方案曾經(jīng)同步發(fā)展，而且都做出過(guò)相應(yīng)的樣機(jī)。從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看鏡頭馬達(dá)內(nèi)置方案從技

8、術(shù)上最為優(yōu)秀，但是小型直線步進(jìn)電機(jī)，以及大扭矩?zé)o芯馬達(dá)的價(jià)格都一直降不下來(lái)， 同時(shí)過(guò)去的鏡頭的內(nèi)部設(shè)計(jì)都得做大的修改甚至重新設(shè)計(jì)。而機(jī)身內(nèi)置AF驅(qū)動(dòng)馬達(dá)+小螺絲刀在價(jià)格以及鏡頭設(shè)計(jì)的繼承性上又比較好。在美能達(dá)推出7000相機(jī)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(jiàn)到的卡口，同時(shí)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(lái)了相位檢出 被動(dòng)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(shí)代的旗艦 相機(jī)是否把AF機(jī)能內(nèi)置就不得不提到桌面上來(lái)了。這大約是在85年，尼康對(duì)F4的設(shè)計(jì)作出重大的

9、修改。拋棄了 AF與MF型，轉(zhuǎn)而合一到只有一種AF型的開發(fā)上來(lái)。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(shí)因?yàn)橛辛?F3的Pin Hole Mirror技術(shù)F4 開始就把 AF-CCD Sensor與點(diǎn)測(cè)光 &TTL SPD放到了反光鏡箱的底部。然而，為了實(shí)現(xiàn)在-1EV昏暗環(huán)境下的自動(dòng)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(wèn)題也接踵而至，那種CCD對(duì)紅外區(qū)的光線也極為靈敏。而在傍晚等需要AF的時(shí)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(guò)濾掉同時(shí)又的讓足夠的 可見(jiàn)光透過(guò)。又人

10、會(huì)說(shuō)這種濾色片早就有了，看來(lái)沒(méi)什么大不了的了？！呵呵，好事多魔呀。在專用的AF閃光燈的AF輔助聚焦照射燈工作的時(shí)候我們又需要這種CCD對(duì)紅外光的敏感性，又需要把可見(jiàn)光過(guò)濾掉讓紅外線透過(guò)來(lái)。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(guò)程中遇到的一個(gè)技術(shù)難題之一。最后就是AF軟件的編寫了， F4是帶有焦點(diǎn)預(yù)測(cè)功能的。也就是相機(jī)可以估計(jì)出被攝體在反光鏡升起到快門打開之間時(shí)間內(nèi)所要前進(jìn)或后退的距離從而做出自動(dòng)的補(bǔ)償。然而傳統(tǒng)的兩點(diǎn)式預(yù)測(cè)算法把物體的運(yùn)動(dòng)想象成勻速的，這與實(shí)際的許多情況不符。F4是3點(diǎn)式預(yù)測(cè)算法，即可以計(jì)算出物體是否在作加

11、速或減速運(yùn)動(dòng)以及其的加速度，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(wèn)題，我會(huì)再寫篇文章解釋其中的許多的貓膩。不過(guò)，我在這里可以先回答曾經(jīng)有人在壇子里問(wèn)的又關(guān)自動(dòng)聚焦的問(wèn)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(huì)有幾個(gè)脈沖的差別？呵呵，其實(shí)這個(gè)問(wèn)題太簡(jiǎn)單了： 任何的機(jī)械往復(fù)運(yùn)動(dòng)都要有空程（這個(gè)概念是任何有機(jī)械設(shè)計(jì)常識(shí)的人都知道的），那幾個(gè)脈沖就是這空程差的體現(xiàn)。尼康的鏡頭內(nèi)部有個(gè)51倍焦距的基準(zhǔn)校正反饋信號(hào)與其它相關(guān)的機(jī)構(gòu)及信號(hào)配合來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題-其實(shí)這根本就不是什么問(wèn)題。尼康F4尼康F4S尼康F4EF4系列先后推出了 F4、F4S、F4E三中變形機(jī)身，他們的本體都是一樣的，

12、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(wèn)題一直沒(méi)有被很好的解決，到了F5的時(shí)候就更慘了，為了給那三個(gè) "沒(méi)心沒(méi)肺”的馬達(dá)提供充足的能量，同時(shí)那 AF運(yùn)算DSP和RGB 測(cè)光運(yùn)算CPU也不是省油的燈，呵呵。尼康又只能給F5肚子里塞進(jìn)8節(jié)電池,但是其實(shí)這還是喂不飽它（最好再給它加2-2.3V的能量）。哎，世界上沒(méi)有十全十美的事情，雖然尼康的設(shè)計(jì)組一直在追趕最先進(jìn)的技術(shù)，F(xiàn)4先后有四代實(shí)驗(yàn)機(jī)問(wèn)世。在看到佳能成功實(shí)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(shí)認(rèn)為自己早晚也會(huì)重新回到馬達(dá)內(nèi)置的鏡頭設(shè)計(jì)上來(lái)，也為了不在重?fù)vF3AF的覆轍，就在F4的卡口上予留了給

13、鏡頭馬達(dá)供電的觸點(diǎn)，這樣雖然在早期F4的說(shuō)明書上對(duì)此只字未題，但是在 AF-I和AF-S鏡頭出來(lái)的時(shí)候，尼康就說(shuō) 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(jì)，使得尼康從F到F3的設(shè)計(jì)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(shuō)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(tīng)取意見(jiàn)改進(jìn)設(shè)計(jì)。 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(shuō)的不少了。再說(shuō)說(shuō)那F4的演變，在后期的 F4上尼康改進(jìn)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(shí)在R1鎖的印字字體和 R2鎖的外觀上也有微妙的變化。其實(shí)最主要的變化還是前25萬(wàn)臺(tái)和以后的生產(chǎn)型的快門結(jié)構(gòu)上尼康做了改進(jìn)，所體現(xiàn)出來(lái)的快門的聲音有所不同，細(xì)心的愛(ài)好者可以去比較比較。呵呵，再告訴大家一個(gè)獨(dú)家信息：打開F4的后蓋，你會(huì)注意到在內(nèi)機(jī)身的左上角（與后蓋）配合的小窄溝里面有個(gè)小點(diǎn)點(diǎn)，按住它你在打開后蓋的情況下按動(dòng)快門快門就會(huì)動(dòng)作， 不然 F4 是自動(dòng)保護(hù)的快門不動(dòng)作。 那小點(diǎn)點(diǎn)是很有 “14的”，在