摘要:匹兹伐镜头 人像摄影

180年前的5月份,人类历史上第一次有了可以拍摄人像的相机镜头,随后也第一次出现了用全金属制造的相机,这就是著名的匹兹伐镜头及使用这一镜头的福伦达全金属银版相机。

一、匹兹伐镜头的研发背景

在此前一年的1839年,由法国人达盖尔设计、其妻弟基卢克斯制造的木制滑箱式银版相机虽然已经问世,但它还是不能拍摄人像的,原因就在于当时基卢克斯相机使用的消色差镜头速度太慢。为基卢克斯相机提供这种镜头的“大文森特父子光学仪器公司”是巴黎一家著名的光学仪器制造商,到了老板谢瓦利埃这一代已是第三代了。该公司以制造望远镜、显微镜及暗箱镜头见长。从1824年开始,达盖尔就经常与谢瓦利埃父子联系,购买一些暗箱用的镜头,甚至他与尼埃普斯的合作,也是通过谢瓦利埃的牵线才达成的。

谢瓦利埃为达盖尔的基卢克斯相机研制的镜头,是一种新月形的消色差胶合透镜,它是在望远镜的镜片基础上,于1821年改进而成的。这种两片一组的消色差镜头可以很好的减少镜头的色差及球差,同时也能保证像场覆盖相机6.5×8.5英寸的(164×216mm)的整版底片。当时这种镜头约为380mm焦距和F14的光圈。它虽然减少了光学畸变,并取得较大的像场,但是这种小光圈和当时的较低感光度的银版相结合,使得拍摄曝光时间,视不同天气,长达330分钟!基本上不能用来拍摄人像。也因此这时的基卢克斯相机只能拍摄静物及风光,这种镜头也因此被人们称之为风景镜头或风光镜头。


消色差镜头



消色差镜头镜片结构


二、匹兹伐镜头的研发过程

怎样才能得到更大光圈的镜头,使拍摄、曝光时间更短,让拍摄人像成为可能呢?许多科学家开始了这方面的研究工作。此时维也纳大学的数学教授匹兹伐先生,受福伦达公司委托,在多名有具有数学计算基础的奥地利士兵团队帮助下,用数学计算的方法,设计出了具有较大光圈的快速镜头,并且由福伦达公司制造。这是世界上第一只用数学计算方法设计的相机镜头,并以设计者匹兹伐教授的名字命名。

这种由匹兹伐教授设计、福伦达公司制造的镜头,具有较大的光圈和较高的像场中心解像力。为了尽量缩短曝光时间,追求镜头较大的光圈是匹兹伐镜头设计的初衷。它是一只三组四片结构的镜头,镜头前组是消色差的胶合透镜,凸面向外。后组为两个独立的镜片,分别由火石玻璃和日冕玻璃制成,镜头成像的中央部分分辨率高,像场中心有很高的分辨率,但四周的暗角明显,而且由于视角较窄,最初的匹兹伐镜头只能覆盖1/4版,片幅较小。尽管如此,它F 3.64的大光圈在当时仍是一枝独秀、无可匹敌的。

福伦达公司于18405月首次将这一原型镜头装到了试验相机上。同年11月,福伦达公司开始销售这种镜头,并于次年元旦,将这种镜头装在该公司用铜制造的炮弹形银版相机上,并开始量产、投入市场。


匹兹伐镜头镜片结构



福伦达全金属银版相机


三、匹兹伐镜头的像场及光圈

前面提到早期的匹兹伐镜头像场较小,在1840年年底前只有1/4版(3.125×4.125英寸)一种,之后陆续出现了1/2版(4.125×5.5英寸)、全版(6.5×8.5)以及更小的1/6版、1/9版和1/16版的规格。再往后,随着摄影家们的需求,出现了比全版尺寸更大的匹兹伐镜头,可以拍摄如美国的8/4版(双倍版)和12/4版(猛犸版)等大尺幅照片。它们的尺寸都在10.5×13.514×17英寸之间。当时美国著名的哈里森公司(Harrison)就可以生产从1/4版直到猛犸版各种规格的匹兹伐镜头。

说到匹兹伐镜头的光圈,它是经历了几个发展变化阶段的。头一个阶段是匹兹伐镜头出现的第一个十年,这一时期的匹兹伐镜头或者没有光圈,或者像早期风景(风光)镜头一样,在镜头前面凸起部分装上带有不同孔径圆孔的铜片,还有就是把镜头拆开,在前后组之间放入光圈。叫做垫片(Washer)光圈。其实这一时期的摄影师为了缩短拍摄时间,一般都采用最大光圈拍摄,因此这类光圈也并不常被用到。第二阶段是由于1851年火棉胶玻璃湿版摄影术的出现。此时底片的感光速度得到了较大的提高。而这时户外摄影的蓬勃发展,共同催生了人们对镜头光圈调节的迫切需要。

这时人们为了减少拆装镜头,装、卸光圈垫片的麻烦,开始研究新的方法。一种方法是英国人约翰.沃特豪森(John Waterhouse)发明的,他于18587月在《伦敦摄影协会通信》上详细介绍了他的创新,即在镜头筒上锯开一个缝,用于方便插入不同孔径的铜制光圈插片。由于这种方法简单实用,所以到了1860年之后,绝大部分匹兹伐镜头都采用了这种方法。人们也依发明者的名字,称其为沃特豪森光圈(水房光圈)或插片光圈。

在沃特豪森光圈问世两个月后的18589月,美国人查尔斯.C.哈里森(Charles C Harrison)取得了叶片式光圈的美国专利。它能够在镜头外部直接旋转调整光圈,光圈孔径可以在一定范围内无级变化,更重要的是,它免去了摄影师手里拿着许多光圈插片的麻烦。但是由于叶片式光圈的制造成本较高,所以它直到19世纪90年代,才陆续在美国和欧洲开始流行开来。而简单、便宜的沃特豪森光圈,则一直到一战前后还在匹兹伐镜头、特别是在大口径匹兹伐镜头上得到广泛的使用。


无光圈匹兹伐镜头



可拆开置入垫圈式光圈的镜头



水房光圈匹兹伐镜头



 叶片式光圈匹兹伐镜头


四、匹兹伐镜头的调焦结构

匹兹伐镜头的镜筒结构有三种,第一种是常见的套筒结构,镜头内筒上嵌有齿条、外筒上装有齿轮调焦钮,镜头内、外筒在齿轮、齿条的驱动下,可以相互移动,达到精确对焦的目的。另一种大型的匹兹伐镜头则往往没有这种设计,主要原因在于太大的镜头自重较大,如将其分成内、外筒两段,容易造成镜筒的轴线因其重力下垂而弯曲。最后一种则较为少见,它的结构与第一种相似,区别是镜筒的前、后部分可以拆分开来,以便在镜筒中装入光圈垫圈,之后再旋紧顶丝固定。这类镜头一般制造时间都在1860年水房光圈出现之前。除了第二种大型镜头之外,第一种、第三种均可以通过齿轮、齿条调焦,而这个齿轮、齿条的特征,则表现出鲜明的地区特色,一般情况下,欧洲制造的匹兹伐镜头,或者是早期美国制造的匹兹伐镜头,它们的齿轮、齿条排列均为正交形态,而1850年左右之后,美国制造的匹兹伐镜头,它们的齿轮、齿条排列则呈径向(子午线)形态。这一点,对于早期镜头,尤其是对很多无铭文镜头的产地鉴别,是重要的区别要素之一。

                

五、匹兹伐镜头的仿制

福伦达公司制造出了第一只匹兹伐镜头,从而解决了银版摄影初期拍摄人像时间过长的问题,因此立即得到摄影界的追捧。但是由于福伦达公司只取得了该项设计的奥地利专利,并没有申请得到世界性的专利保护。所以“匹兹伐”镜头被世界各地厂商纷纷合法仿制,而这一名称已非福伦达公司产品的特指,它已成为这一相同设计类型镜头的统称。

除了福伦达公司以外,较早的匹兹伐镜头生产厂商还有法国的司格坦(Segretan)、英国的罗斯(Ross)及霍恩(Horne)、爱尔兰的格拉布(Grubb)、美国的哈里森(Harrison)等许多著名厂商。就连匹兹伐镜头研制初期的主要竞争者谢瓦利埃先生,也与1850年开始了匹兹伐型镜头的生产。在众多的生产厂商中,仅以哈里森公司一家为例,该公司从1849年开始制造,至186411月哈里森先生去世时止,该公司共计生产了9500只匹兹伐镜头。而福伦达公司从1840年直到1920年也不过才生产了25000只这类镜头。

六、谢幕

匹兹伐镜头的霸主地位,随着新的光学材料、新的设计的出现,从19世纪末开始,逐渐被冲击、分化、消解。

1885年,德国耶拿公司的阿贝(Ernst Abbe)和肖特(Otto Schott)发明了钡冕光学玻璃。这种玻璃既极大地降低了像散,同时也通过设计较好地矫正了色差与球差。并据此推出了新型的正光镜头。这可以说是对受制于只有日冕玻璃和火石玻璃的匹兹伐镜头的第一次打击。

1890年,蔡斯公司的工程师鲁道夫(P Rudolph,也是利用新的钡冕玻璃设计出了新型的消像散镜头(Anastigmat)。这是一只基本上没有像散的优秀镜头,到了1900年它被蔡斯公司重新命名为“普罗塔” Protar)镜头。

1893年,泰勒.霍布森(Taylor Hobson)推出的柯克(Cooke)人像镜头出现,它的设计不仅可以完全矫正色差,还有很好的柔焦功能,因此对匹兹伐镜头传统的人像摄影镜头地位是个不小的冲击。

1900年,福伦达公司的哈丁(H Harting)研制成功三组五片的海利亚(Heliar)专业人像镜头并注册,于1902年推向市场。同时在1902年,蔡斯公司推出了天塞(Tessar)镜头,并在最初的F 6.3光圈基础上,五年后改进为F 3.5的较大光圈。这些镜头都很大程度上分散了匹兹伐镜头在人像镜头中的市场份额。

匹兹伐镜头,作为人像摄影领域的王者,在19世纪的摄影器材市场,独领风骚50年,曾被评价为是“人类历史上设计过的最成功的镜头之一”。在新材料、新技术面前,它虽然逐渐淡出了人们的视野,但是,人们不应该、也不可能忘记,它为摄影器材发展史、乃至为整个摄影史做出过的不朽贡献!


注:此文原发于《摄影世界》,因编辑原因,导致一些错误,特将本人原文刊发,以免传讹。

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