一、針孔成像的起源

我們對針孔成像的認識可追溯到我國春秋戰(zhàn)國時期，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，這是世界上對針孔成像的最早論述。北宋時期，沈括在前人研究針孔成像的基礎(chǔ)上，做了許多實驗，所著《夢溪筆談》對針孔成像有詳盡的記載。他在紙窗上開一個小孔，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，奧地利人開普勒(J. Kepler)制作了便攜式暗箱。18世紀，暗箱裝上了透鏡，成了鏡箱(圖1.1)，這即是照相機的雛形。1812年，英國威廉。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)明了世界上第一個可控光圈的照相機鏡頭“人工魔眼”，從此進入了光學(xué)鏡頭成像的時代。1839年，達蓋爾發(fā)明了銀版攝影術(shù)，所用的照相機為雙重木結(jié)構(gòu)，長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、攝影史上的三個時代

(一)濕板感光時代

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的最早的照片《陽光頂層》，他用白色瀝青制作的感光材料，在陽光下曝光了8個小時。1839年，由法國人達蓋爾發(fā)布了“銀版攝影術(shù)”（把景物直接排程正像，曝光時間需要15分鐘），此時又由英國人H.塔爾博特發(fā)明了“卡羅式攝影法”（先把景物拍攝成負像，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，把曝光時間縮短為1-2分鐘。

(二)干板感光時代

進入這一時期之后，在拍照時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，并把曝光時間縮短到了1/25秒。1880年，美國人伊斯曼在紐約開設(shè)了“伊斯曼干板公司”（柯達公司的前身)，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世紀初葉起，隨著感光材料的改進，促進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80年代之后，感光膠卷成像的照相機已經(jīng)具備了自動曝光、自動調(diào)焦和自動卷片等先進功能，黑白、彩色的高感光度和細顆粒感光膠片都發(fā)展到了一個極高的水平。

(三)光電數(shù)字時代

20世紀末期進入了數(shù)字影像時代，數(shù)字照相機開始正式流行。用今天的眼光來看，數(shù)字照相機在其誕生初期因像素偏低等問題幾乎很少有實際使用價值。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DCS3就很有代表性，該相機采用一塊像素僅為130萬的CCD光電芯片，所攝照片的尺寸也非常之小，但在當(dāng)時已經(jīng)是一個非常了不起的重大突破了。今天，1200多萬像素~1800多萬像素的單鏡頭反光數(shù)字照相機已比比皆是，這些數(shù)字照相機不光是像素有了大幅度的提高，綜合性能指標也達到了一個空前的水準，而售價持續(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)水準和高性價比的1000萬級~2000萬級像素的單鏡頭反光數(shù)字照相機。采用高科技數(shù)字技術(shù)為核心的數(shù)字照相機徹底拋棄了傳統(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，運用光電信號轉(zhuǎn)接算理，將電子數(shù)據(jù)存儲在存儲卡上，通過相機或電腦等設(shè)備打開后就成為數(shù)字圖像。 數(shù)字圖像不需膠卷及沖洗工藝，但它可直接通過數(shù)字彩擴機或打印機來輸出照片。攝影由此進入了一個新的時代——光電數(shù)字時代。