世界首台专业AF单反 尼康F4的开发历程

1988年9月，尼康首先在日本、美国、德国发表了F4 ，并于同年12月向全世界发售。
 

    这是世界上第一部专业级的AF单镜头反光式相机，可以说是迈出了历史性的一步。做为第一台专业AF相机同时也是尼康的第四代旗舰，她的设计开始于1983年。在1984年做出了第一台实验机，在当时并没有考虑将AF技术也融进其中。因为与此同时，尼康的另外一个设计组正在为F3AF而奋斗，那时尼康正在为少在F3的机身里预留一个电子触点而懊悔万分。这就是为什么后来的F3AF看上去和F3只是在取景器上大相径庭，而实际上连机身也不能互换的原因。
 

    那时的实验版F4与后来的F4也可以说是大相径庭，要是说有什么差不多的地方，恐怕就是那内藏马达以及高速快门了。当然当时用的是FE2的快门^_^，呵呵。其它的吗，就先用F3的内藏凑和凑和。当时的实验机就是为了验证内藏马达的可能性和动作的可靠性而开发的。一方面，尼康在F4里加入FA的区域测光系统同时因为是专业相机又想加入全时手动快门(向宾得学习)，而且又希望马达的速度达到6张/秒。同时，机械系统和电子系统协调的可靠性也需要“烟酒烟酒”了。

    既然这样就只有两条路可以走了：一，走机械道路，手动万岁！二，走电子道路，Z80万岁！在激烈的内部斗争中，还是电子一族占了上风，在84年夏季的式样书中写到F4：全电子控制快门，内藏马达，区域测光多模式SLR相机。既然已经决定了走电子化道路，那么就要做出机械相机不能也是不可能做到的功能，当然再像F3那样保留机械备用快门的必要性就没有了。首先是快门，机械快门已经达到了1/4000秒的高速，那么电子快门能做到多快呢？1/8000秒？！可能吗？！俗话说“没有什么大不了的”。

    1、1/8000秒快门

    在FM2上，尼康已经实现了1/4000的高速机械快门，然而要实现1/8000也不是那么容易的事情。首先是快门帘幕的材料问题，门开始的时候FM2的快为了增加强度采用钛合金蜂窝快门结构，而1/8000秒就连钛也抗不住了。在尼康的测试中，用钛合金的快门在5万次左右的时候就和马克思说Hello了。呵呵，我们要马儿快些跑又要马儿减肥，就得给马儿吃些东洋大补丸---碳纤维复合材料。那可是跟美国的航天飞机一起见过市面的东西呀，高技术就是高（不是太军）。同时为了增加快门的可靠性和实现双缝行走采用了前4后4这样的两重遮光结构，这也增加了反光镜升起的时候防止底片意外曝光的安全性。“双重的保护给我安全的感觉”（摘自某xx巾广告）。其实在8片快门叶片里也只有2片是复合材料的。然儿问题又来了，那快门的动作太猛了（感觉象机关枪---尼康设计组成员的语录）。
 

    怎么办？！伟大的牛顿同学告诉我们：作用力等于反作用力。我们就得做出什么东西来平衡它。第一要提供足够的动量，第二动作行程不能太大。怎么办？！我们就只能采用大比重的材料，什么物质比重大----哈哈金子（太贵了）？铅（太软了）？呵呵，我们又不能用水银（这是Mz3同志的伟大构想），最后尼康采用了钨合金快门平衡机构，有了它F4的快门给人带来的爽爽的感觉。

    但是F4的最高闪光同步速度与FM2一样只有1/250？！为什么？呵呵，为了实现1/8000秒速度，快门是双缝行走，然而闪光同步的时候就不能这样了。

    2、分区测光系统

    尼康在FA上首先实现了分区测光，其测光的准确性和方便是过去的中心重点测光方式所无法相提并论的。在F4上采用分区测光是从设计一开始就决定了的，为了更加的准确，尼康重新设计了测光算法软件同时扩大了数据库的容量。根据FA在使用中暴露出的主要问题，在F4上尼康加了水平传感器。这样，在竖构图的时候就自动切换分区测光的算法。我个人的感觉是尼康的分区测光在早晚和一些光线变化比较大的时候很好用，我用不着补偿按快门就行了。
 

    这里还要说的是，在尼康的相机里只有FA和F4能在使用手动镜头的时候实现分区测光。包括F5在内的机身都不能，这就要说到后来的机身都需要从AF镜头中的CPU中读取光圈和焦距信息。而在老式的手动头里光圈是以机械偶合环带动机身内部的滑变电阻这种“模拟”方式来传递信息的，那早就不能适应信息时代的需要了。FA中的分区测光算法是全“模拟方式”的，而F4的是“数模混合”性算法。当然包括后来的3D-RGB测光，都是某种样品采样-查表，优化-逼近算法。RGB测光一改相机测光是色盲的通病，但是再怎么改进也请您记住一点：再好的镜头也不如您的双眼，再准确的测光表也是个白痴。一个好的摄影者要用自己的心去观察世界，用自己的大脑去驾御相机。

    3、AF系统-1EV条件下AF可能性

    尼康在吸取了F3AF设计的经验教训后，在F4设计一开始就要求保留AF能力。当时的想法是F4与F4AF同时开发同时发卖，采用相同的机身主体，AF模块化附件，AF镜头马达内置。当然，在当时尼康有一个专门的开发小组负责AF组件。其间，镜头马达内置及机身驱动方案曾经同步发展，而且都做出过相应的样机。从实验的结果来看镜头马达内置方案从技术上最为优秀，但是小型直线步进电机，以及大扭矩无芯马达的价格都一直降不下来，同时过去的镜头的内部设计都得做大的修改甚至重新设计。而机身内置AF驱动马达+小螺丝刀在价格以及镜头设计的继承性上又比较好。在美能达推出7000相机后，发卖的头10天就创下了记录，尼康不得不在20天内作出抉择。这就是今天大家见到的卡口，同时也使F3AF和那3只专用AF头成了真正的“空前绝后”。尼康从Honeywell那里买来了相位检出被动AF的专利并将其AF模块直接应用到老F301上推出F501。然而F4这种新时代的旗舰相机是否把AF机能内置就不得不提到桌面上来了。
 

    这大约是在85年，尼康对F4的设计作出重大的修改。抛弃了AF与MF型，转而合一到只有一种AF型的开发上来。那么就不能再象F3AF那样将全部的AF组件都放到取景器内部了，同时因为有了F3的Pin Hole Mirror 技术F4一开始就把AF-CCD Sensor与点测光&TTL SPD放到了反光镜箱的底部。然而，为了实现在-1EV昏暗环境下的自动聚焦就需要高灵敏度的新CCD-Sensor。86年尼康成功的开发出了高灵敏度的CCD，然而问题也接踵而至，那种CCD对红外区的光线也极为灵敏。而在傍晚等需要AF的时候又不能受外界的红外线影响。怎么办？！这就需要一种专用的滤色片把有害的红外线过滤掉同时又的让足够的可见光透过。又人会说这种滤色片早就有了，看来没什么大不了的了？！呵呵，好事多魔呀。在专用的AF闪光灯的AF辅助聚焦照射灯工作的时候我们又需要这种CCD对红外光的敏感性，又需要把可见光过滤掉让红外线透过来。这就是为什么AF辅助照明灯都是红色的原因了。怎么办？！不好办吧？！这种特殊的相变滤色薄膜的开发也是F4在开发过程中遇到的一个技术难题之一。#p#副标题#e#

    最后就是AF软件的编写了，F4是带有焦点预测功能的。也就是相机可以估计出被摄体在反光镜升起到快门打开之间时间内所要前进或后退的距离从而做出自动的补偿。然而传统的两点式预测算法把物体的运动想象成匀速的，这与实际的许多情况不符。F4是3点式预测算法，即可以计算出物体是否在作加速或减速运动以及其的加速度，从而更加准确的作出判断。当然这里面还有许多细节问题，我会再写篇文章解释其中的许多的猫腻。不过，我在这里可以先回答曾经有人在坛子里问的又关自动聚焦的问题----为什么尼康镜头正向全行程与反向全行程的反馈脉冲数会有几个脉冲的差别？呵呵，其实这个问题太简单了：任何的机械往复运动都要有空程（这个概念是任何有机械设计常识的人都知道的），那几个脉冲就是这空程差的体现。尼康的镜头内部有个51倍焦距的基准校正反馈信号与其它相关的机构及信号配合来解决这个问题--其实这根本就不是什么问题。
 

尼康 F4

尼康 F4S

尼康 F4E

     F4系列先后推出了F4、F4S、F4E三中变形机身,他们的本体都是一样的，只是在电池盒的容量和外观做了一些修改。但是F4的耗电问题一直没有被很好的解决，到了F5的时候就更惨了，为了给那三个"没心没肺"的马达提供充足的能量，同时那AF运算DSP和RGB测光运算CPU也不是省油的灯，呵呵。尼康又只能给F5肚子里塞进8节电池,但是其实这还是喂不饱它（最好再给它加2-2.3V的能量）。哎，世界上没有十全十美的事情，虽然尼康的设计组一直在追赶最先进的技术，F4先后有四代实验机问世。在看到佳能成功实现了USM马达和新的EF卡口之后，尼康又想起了老的F3AF，同时认为自己早晚也会重新回到马达内置的镜头设计上来，也为了不在重捣F3AF的覆辙，就在F4的卡口上予留了给镜头马达供电的触点，这样虽然在早期F4的说明书上对此只字未题，但是在AF-I和AF-S镜头出来的时候，尼康就说F4的用户只要Plug and Play 就行了。
 

    F4还是比较传统的转盘式设计，使得尼康从F到F3的设计传统得以延续，所以从一开始F3的老用户几乎不用怎么看说明书就可以直接上手操作F4，这也是为了适应老用户而采取的措施。尼康的每一代旗舰都要先向老用户作充分的调查研究，听取意见改进设计。这恐怕也是所谓的“用户就是上帝”的理念吧。

    呵呵，我已经说的不少了。再说说那F4的演变，在后期的F4上尼康改进了可拆卸取景器的锁定装置，还在闪光灯热靴上加了锁定用的螺丝座。其实在R1锁的印字字体和R2锁的外观上也有微妙的变化。其实最主要的变化还是前25万台和以后的生产型的快门结构上尼康做了改进，所体现出来的快门的声音有所不同，细心的爱好者可以去比较比较。

    呵呵，再告诉大家一个独家信息：打开F4的后盖，你会注意到在内机身的左上角（与后盖）配合的小窄沟里面有个小点点，按住它你在打开后盖的情况下按动快门快门就会动作，不然F4是自动保护的快门不动作。那小点点是很有“14”的，在最早期生产的F4里面那是金属做的，外包黑漆。中期型号是灰色的塑料的，最终的生产型是用黑塑料做的。呵呵，给想买二手F4的哥们做个参考而以，千万别说是我告诉你的哟。呵呵。其实尼康还生产过F4的特殊型：取消一切锁定保护按钮，速度盘增加半挡速度调节，没有ME。那是为共同社和美联社的老记们专门做的，对我们广大摄友来说就是听听而以，知道世界上还有那么个东东就行了，不要某一天象看到了UFO似的，显得咱没见过市面。