人类对光学的探索带来了暗箱，暗箱在机械、材料、数学和能源的协助下成为了幻灯机，虽然幻灯也已经带来了幻灯动画，但它还不足以体现动画的魅力。历史告诉我们，电影技术将把动画带进一个全新的时代，但在这之前，还有一段较长的路。

17-19世纪，电影动画在等待电影技术的诞生，而电影技术则需等待摄影技术的发明，而摄影，它正在寻找可以保存投影画面的技术。

事实上，暗箱应用于绘画辅助早于幻灯投影，自从小孔成像被发现后，便可能有人产生利用它来“摄影”的想法。但在可以保存投影的材料还未被发明之前，相机的“摄影”功能，暂时由人手代劳。

15世纪

• 2001年，英国画家大卫·霍克尼（David Hockney）和美国物理学家查尔斯·法尔科（Charles M. Falco）提出了所谓的“霍克尼-法尔科论题”：
  • 举证15世纪欧洲部分现实主义画家使用了一些早期的投影技术辅助构图和绘画。
  • 而文艺复兴早期兴起的一种基于视觉错的“立体画”，更被认为是使用暗箱绘画的典型例子。
  • 大卫·霍克尼. 隐秘的知识——重新发现西方绘画大师的失传技艺[M]. 万木春, 张俊, 兰游利等译. 杭州: 浙江人民美术出版社, 2012.

• 除暗箱投影，还有一些早期的投影方式也被艺术家用于辅助绘画，德国画家阿尔布雷特·丢勒（Albrect Dürer，1471-1528）在其著作《使用圆规、直尺对线、面与立体图形的测量指南》（Underweysung der Messung mit dem Zirckel und Richtscheyt，1525）
  • 全书分为4卷，结合文字与151幅自绘插图，涵盖：
    • 几何基础​：点、线、面、圆锥截面（椭圆、抛物线、双曲线）的数学定义与绘制方法。
    • 平面与立体几何​：三角形、多边形、圆柱体、圆锥体的测量，延伸至建筑柱式设计与日晷制作。
    • 透视与投影​：提出“合理结构”（naherer Weg）法则，解决中心透视法的视角度数问题，并设计辅助装置图。
    • 字体设计​：最早系统研究印刷体字母比例，影响后世字体标准化。
  • 将欧几里得几何引入艺术实践，强调测量与比例对真实感的重要性，首次将艺术创作提升为理性学科，其成就不仅在于技法革新，更在于通过艺术与科学的融合，构建了北方文艺复兴的理论框架，使德国艺术走向人文主义与实证主义的道路。
  • 提出了已知最早的“光线追踪”概念，其后续发展成为计算机图形学的重要技术，创造出照片真实感3D图像。
  • Dürer A. Underweysung der Messung mit dem Zirckel und Richtscheyt[M]. 纽伦堡: 赫罗尼姆斯·安德烈, 1525.

16世纪

镜头的加入让暗箱可以获取更鲜明的影像。约1533-1580年间，德国数学家弗里德里希·里斯纳提出了最早的便携式相机暗箱构想，据说用于辅助绘画，可惜他的研究被法国宗教战争打断。

17世纪

1610年代，德国天文学家开普勒发明（或使用）了一种只能容纳一个人的帐篷式便携暗箱辅助绘画。天文学家克里斯托夫·沙伊纳创造了一台可用于观察和描绘太阳黑子图像的投影仪，并继续改进相关设备。

• Wotton H. 沃顿遗物[M]. 伦敦: T·罗伊克罗夫特, 1672: 300-301.
• Scheiner C. 奥尔西尼的玫瑰或太阳[M]. 布拉恰诺, 意大利: 安德烈亚斯·菲乌斯, 1626-1630: 150.

1614年，意大利医生、化学家安杰洛·萨拉对硝酸银和银盐的实验，证明了粉状硝酸银被太阳熏黑。光敏材料是摄影技术得以发明的重要基石，但这个重要的发现被当时“受人尊敬的”科学家认为“没有实际作用”，否则摄影的发明可能会提早两个世纪。

1621年，德雷尔已制作出可以反转图像的小型盒式暗箱，还评论了艺术和相机图像之间的关系。

1636年，德国数学家、发明家丹尼尔·施文特设计了被称为“万向球”的镜头，利用球关节原理，允许镜头向任意方向旋转，方便艺术家绘画全景。

• 参考文献：施文特(Schwenter D.) 物理数学乐趣[M]. 纽伦堡: 赫雷米亚斯·杜姆勒, 1636: 255.

图2-10：测量绘画插图（丢勒，1525）；图2-11：沙伊纳的太阳黑子投影仪插图（约1620年代）；图2-12：万向球镜头插图（施文特，1636）

1657年，德国科学家加斯帕·肖特发表了已知最早关于盒式暗箱的清晰描述。

• Schott G. 自然与艺术的普遍魔力[M]. 赫比波利(维尔茨堡): 亨利库斯·皮格林, 1657: 199-201.

1673年，撒克逊炼金术师克里斯蒂安·鲍德温通过混合粉笔和硝酸制造了一种发光物质“发斯佛”，成为制造各类硝酸盐的原料。

• Keller V. 密封原子论: 克里斯蒂安·阿道夫·鲍德温 (1632–1682), 风之金和 1674 发光物质[J]. 安比克斯, 2014, 61(4): 366–384.

1676年，德国哲学家约翰·斯图姆描述了使用45度平面镜的绘画暗箱，并建议装置要足够大，可容纳艺术家的头和手。

• Sturm J. 实验学院：是否好奇[M]. 纽伦堡: 恩德特, 1676:163.

1685年，扎恩提出现代相机的构想，足够小的、便携的、可在某种介质上实际捕捉图像。

• Zahn J. 人工眼望远镜[M]. 赫比波利斯(维尔茨堡): 奎里纳斯海尔, 1685: 219-224.

1694年间，英国科学家罗伯特·胡克提交了一种被称为“露西达”的便携绘画暗箱，该设备长为圆锥体，长约5英尺，可变焦[5]。

• Hooke R. 罗伯特·胡克的遗作[M]. 伦敦：理查德沃勒, 1705: 127-128.

18世纪

18世纪初，一种商用的全景暗箱在伦敦出售，以其“万向球”镜头命名。

1711年，荷兰数学家威廉·斯格拉维桑德展示了一种独立工作间式暗箱，包含桌椅、全景镜头和通风管。

• Gravesande W. 透视实验[M]. 海牙 : 亚伯拉罕特洛伊的遗孀, 1711: 30.

约1717年，德国教授和博学家约翰·舒尔茨通过实验再次发现和证实了很多硝酸银混合物在受到光照射后会变黑。虽然他未能找到保存这些影像的方法，但为以后感光材料的发明奠下了重要基础。

1727年，法国工程师尼古拉斯·比昂设计了一款复印暗箱，用来摹画已有图像。

1733年，英国医生威廉·切塞尔登在其医学图书中展示了一种大型箱式暗箱，并使用其绘画了一些列医学图画。

• Cheselden W. 骨摄影术，或骨骼解剖学[M]. 伦敦: 未署出版社, 1733: 标题页.

1740年，英国科学设备制造商本杰明·马丁其著作《新型简明光学系统》中详细介绍了当时暗箱的总体情况，并形容这是一种“自然绘画”。

• Martin B. 新型简明光学系统[M]. 伦敦: 詹姆斯·郝吉斯, 1740: 158-173, 291.

18世纪中，便携绘画暗箱不断被发明和改进，不仅受到画家和绘图师的欢迎，也成为旅行者和户外活动人士的新奇用品。威尼斯科雷尔博物馆里展示了一个据说属于18世纪著名风景画家乔凡尼·康纳尔的盒式暗箱。相传暗箱在当时的“旅行画”中经常被使用，很多旅行者都喜欢购买那些看起来像照片一样的油画带回家纪念。

1750-1756年间，意大利画家乔瓦尼·科斯塔发表的一幅版画清晰描绘了人们在使用帐篷式便携暗箱绘画的场景。

约1760年代，德国博学家马丁·勒德米勒制作了一种特殊的显微镜暗箱，用于观察和绘画昆虫。

1764年，意大利艺术家弗朗西斯科·阿尔加罗蒂明确表示支持使用光学技术辅助绘画，认为画家应该像博物学家、天文学家一样，使用这些有助于认识和表现自然的仪器。

• Algarotti F.  绘画随笔[M]. 利沃诺, 意大利: 马尔科·科尔特里尼, 1764: 59-64.

1769年，德国科学仪器制造商盖尔·布兰德展示了一款外形类似大炮的变焦暗箱，配有舒适桌椅。

图2-13：胡克的绘画暗箱（1705）；
图2-14：帐篷式绘画暗箱版画局部（科斯塔，1750-1756）；
图2-15：布兰德的绘画暗箱插图（1769）

1770年，法国发明家埃德姆-吉勒斯·盖约特也推出了一款隐蔽性较强的桌下式绘画辅助暗箱。

1777年，德国和瑞典化学家卡尔·舍勒研究了氯化银和阳光的关系，他再次证实了影响硝基的是光，而不是热，但未能说服所有人。

1778年，英国发明家威廉·斯托勒推出了一款名为“皇家精确描绘仪”的抽屉式便携暗箱，其外形已很接近后来的相机。

 1794年，苏格兰化学家伊丽莎白·富尔哈姆提出了“催化剂”的概念，并发现了光还原反应，她虽然没有尝试制作“照片”，但她在银化学方面的工作是摄影诞生和早期发展史上一个重要的里程碑。

约1796年，英国发明家托马斯·韦奇伍德开始用银盐做实验，在不同基底上制作出树叶和昆虫的图像。他是首位想到把光敏物质涂在其它材料上去捕捉暗箱投影来创作永久性照片的人。

19世纪

化学研究的推进终于为自动摄影带来希望。

1800年，韦奇伍德成功捕捉到一幅图像，虽然未能找到防止感光纸完全变黑的方法，但这一突破对后续研究有重要影响。与此同时，发明了弧光灯的戴维也开始研究硝酸银，用太阳显微镜将图像投影到感光纸上进行摄影放大，在铜版纸和皮革上制作细节更丰富的图像，但同样未能找到固定方法。

1802年，韦奇伍德发表了一项名为“阳光打印”的技术，依然无法固定图像。

1806年，英国化学家和物理学家威廉·沃拉斯顿获得了名为“露西达相机”专利，可在明亮的房间里直接使用，允许画家同时看到真实场景和画布。开普勒在《折光》（Dioptrice，1611）中曾描述过类似的光学原理，但并没有证据他确实制作了该设备。

1816年，法国发明家约瑟夫·涅普斯制作了一个结构和现代相机十分接近的暗箱，并成功在涂有氯化银的纸上拍摄到图像，但照片是负片的，且无法长时间保存。他开始把目光转向可以被光漂白，而非变黑的化合物，尝试了很多材料依然未能找到固定照片图像的方法。

1819年，英国发明家约翰·赫歇尔发现硫代硫酸钠可以溶解卤化银盐，开发出摄影固定剂，最终在1839年成功“修复”照片并使其长久保存。

• Herschel J. 关于次亚硫酸及其化合物[J]. 爱丁堡化学杂志. 1819, 1: 8-29.

约1822年，涅普斯把沥青涂在各种板材上实验，发明了“光刻摄影法”以复制版画，没使用暗箱，而是直接在阳光下曝光。他声称自己在1824年使用涂有沥青的石板在相机暗箱里获得了一张固定图像，后来也开始使用铜和锡作为基材，留下了现存世界上最早的两张照片——“牵马的男孩”（1825）和“窗外景色”（1826-1827）。

1831年，苏格兰数学家大卫·布鲁斯特在其《光学理论》中写到脱脂牛奶薄膜比磨砂玻璃板接收图像的效果更好。

• Brewster D. 光学理论[M]. 费城: 凯莉、莉亚和布兰查德, 1831: 47-48.

1832年，法国艺术家路易·达盖尔和涅普斯发明了一种新的“物理自动摄影法”，将树木树脂和薰衣草油蒸馏残渣用作光敏剂，可使曝光时间减少到7-8小时。

1835年，达盖尔成功用更短的曝光时间获得了正片图像，1837年找到固定图像的方法，但还需要改善。

1838年，英国科学家查尔斯·惠斯通发明了立体镜，由于实际可行的摄影技术还没有诞生，其立体镜图像是通过绘画实现的。惠斯通开启了立体图像技术的大门，其后续发展将与动画技术越发密切。

1839年初，达盖尔宣布他完善了“达盖尔型摄影法”（也称银版摄影法），并建议法国政府将其买下，作为“送给全世界的礼物”。几乎同时，英国科学家、发明家威廉·塔尔博特向皇家学会展示了他在1835年拍摄的几张纸质照片，随后便公布其技术细节，但他的方法需要较长的曝光时间。同年6月，法国摄影先驱希波利特·巴亚德在巴黎主办了世界上第一个摄影展，展示了30张使用自己发明的一种直接在相机中产生正片纸质照片的技术，但他对摄影发明的贡献经常被遗忘。8月，法国科学院把达盖尔的“光刻摄影”“物理自动摄影”和“银版摄影”的过程一起公诸于世。银版摄影这一新鲜产业在欧美迅速蔓延，作为更容易付诸实践的摄影法，曝光时间缩短到十几分钟，照片的效果细腻逼真、色调柔美且不易褪色，但存在观看角度有限、复制困难、易损、成本高、可能会导致水银中毒等缺点。同年9月，约翰·赫歇尔用自己的方法拍摄了一张幸存至今的玻璃照片，展示了40英尺高的望远镜。赫歇尔也很可能是术语“摄影”“正片”和“负片”的创造者。

图2-16：《窗外景色》（涅普斯，1826-1827）；
图2-17：现存最早包含可识别人类的照片（达盖尔，1838）；
图2-18：望远镜照片（赫歇尔，1839）

总而言之，很多发明家参与了摄影技术的开发，摄影机和照片确实在1830年代诞生了，与此同时，一场关于“光学欺骗”的研究即将带来基于序列图“似动”的动画。

幻灯是动画和电影技术发展的重要里程碑，虽不是最早的动画投影设备，但它带来了最早使用镜头投影的、可“换片”的动画。

幻灯机是在暗箱和小孔成像的基础上发展出来的，它诞生于17世纪中叶，通常用于教育和娱乐目的，主要构件包括主体机身、光学透镜、光源、幻灯片等。幻灯的名字源于前文提及的“魔法灯笼”，两者在欧洲的主要语言中基本使用同一术语，且都是一种投影设备，加上17世纪中叶有多位发明家同时在进行相关研究，并发明了各自的“幻灯”，导致学界至今仍在辩论幻灯的真正发明者。但人类的科技文明演进本就复杂，每一个新的发明都有赖于众多前人积累的探索成果，正如科学家艾萨克·牛顿（Isaac Newton）的墓志铭所写，“如果我能看得更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。”

对于动画技术来说，重要的是幻灯机出现了，且在17世纪便投影了“动画”，随着幻灯机的改进，最终迎来19世纪末世界上第一台公认的动画放映机。

虽然用幻灯投影动画这一概念，在幻灯发明之初便存在，但本节将仅关注幻灯机自身的发明和早期发展，而“幻灯动画”有关的内容将放在下一章中一并讨论。

17世纪

有趣的是，几乎所有和幻灯之诞生有关系的人，或多或少都与荷兰物理学、天文学和数学家克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens，1629-1695）斯有所交集。

• 1622年，克里斯蒂安·惠更斯从德雷尔（Jean De Reaux，约1590–1650）​那里得到过一个盒式暗箱，并对此很感兴趣，也很可能从德雷尔那里学习了透镜研磨技术。
  • 德雷尔是一位活跃于17世纪初的法国光学工匠，精于透镜研磨技术，与克里斯蒂安·惠更斯的父亲康斯坦丁·惠更斯（Constantijn Huygens，1596-1687）相识，他们的交往记录见于惠更斯家族书信，多次涉及光学仪器技术交流，包括早期暗箱设计。

• 1628年，威塞尔在写给安哈尔特亲王（Prince August of Anhalt）的信中描述了一种​房间大小的相机暗箱技术，能够将外部景观投影到室内墙壁或纸上。这种投影技术被认为是 ​幻灯（magic lantern）的早期雏形。
• 约1640年，德国奥格斯堡的光学工匠约翰·威塞尔（Johann Wiesel，生卒不详）制作了一款灯笼，与后来的“格里恩德尔型”幻灯设计有很多相似之处，虽没有确凿证据证明那就是幻灯机，但其继承者在1674年提供了来自同一作坊、被认为是在威塞尔去世后按照原设计继续创作的各种幻灯。
  • Rossell D. (2004). The Origins of the Magic Lantern in Germany. https://www.academia.edu/20378426
  • 惠更斯研究过威塞尔的透镜制造技术和仪器样品
    • 威塞尔发明了一种 ​双透镜显微镜目镜，后被惠更斯采用并推广，被称为 ​​“惠更斯目镜”​​（Huygens eyepiece）。
  • 虽然幻灯的发明通常归功于惠更斯和基歇尔，但威塞尔的技术成就被同时代学者 ​约翰·弗朗茨·格林德尔（Johann Franz Griendel）​​ 和 ​约翰·扎恩（Johann Zahn，1631-1707）等提及，显示他在奥格斯堡光学社群中的影响力。

• 1640-1644年，德国博学者基歇尔（Athanasius Kircher，1601-1680）被认为在这期间展示过一种投影技术，使用蜡烛作为光源并投射到屏幕上。
  • 他在《伟大的光影艺术》（Ars Magna Lucis et Umbrae，1654）中提及一种“隐写镜”，以阳光为光源、使用透镜的原始投影系统，并表示这种设备在尺寸、距离和清晰度方面均有局限性，希望有人能找到改善方法；还提及一种有多个图像围绕在滚筒上，能投影出不同图像的“变形镜”投影系统。
    • Kircher, A. (1645). Ars Magna Lucis et Umbrae.Amstelodami:Apud Joannem Janssonium à Waesberge, & Haerdes Elizaei Weyerstraet, 912-913.

• 约1655年，基歇尔的学生，“西方汉学之父”马蒂诺·马提尼（Martino Martini，汉名卫匡国，1614-1661）从中国传教返回，随后开始在欧洲的巡回讲座。他与安德烈·塔克奎（André Tacquet）一起使用所谓基歇尔的幻灯和玻璃幻灯片，来讲述其中国之旅。但也有说马提尼使用的可能是从中国进口的幻灯。
• 惠更斯和塔克奎是朋友，因此有可能从塔克奎处接触到基歇尔的投影设备并加以改进。

• 1659年，惠更斯在给他兄弟写的信中明确描述到一种设备，以及一些幻灯片手稿，上面用法语写着“通过带灯的凸透镜来表达”。
  • Huygens C. (1950). Oeuvres complètes. Tome XXII. Supplément à la correspondance. Varia. Biographie. Catalogue de vente. https://www.dbnl.org/tekst/huyg003oeuv22_01/huyg003oeuv22_01_0093.php

• 1660年代，幻灯开始作为产品销售。
  • 丹麦/瑞典数学家、荷兰莱顿大学（University of Leiden）数学教授，托马斯·沃尔根斯滕（​Thomas Rasmus Hansen Walgensten，1627–1681）在罗马（1660）、巴黎（1662）、里昂（1665）、罗马（约1670）和哥本哈根（1670年代）展示并销售幻灯。
    • 沃尔根斯滕是17世纪欧洲光学仪器领域的先驱，致力于改进并推广幻灯​​技术，被认为是早期幻灯机的商业化推动者之一，其努力促使幻灯从实验室工具发展为大众娱乐设备，为后来幻灯娱乐时代和幻灯动画片技术发展奠定了基础。
  • 自1661年开始和惠更斯通信的伦敦著名光学仪器制造商理查德·里夫（Richard Reeve，活跃于17世纪）也有售卖幻灯（不晚于1663）。
    • 法国著名旅行家巴尔塔萨·德·蒙库尼（Balthasar Monconys，活跃于17世纪）的记录（1663年），描述了里夫的幻灯：“带有半透明水晶球和绘图玻璃板的暗箱幻灯机”（une lanterne sourde qui a un demi-globe de cristal... par le moyen d'une feuille de verre peinte）。
    • 英国作家、政治家、海军行政官塞缪尔·佩皮斯（Samuel Pepys，1633-1703）在1666年8月19日的日记中描述“带有玻璃画的灯笼”（lanthorne with pictures in glasse）正是早期幻灯机原型，用于投影图像。
      • Pepys S. (1666). Sunday 19 August 1666. https://www.pepysdiary.com/diary/1666/08/19/
      • ​​《佩皮斯日记》（1660年1月1日-1669年5月31日（因眼疾中断））被誉为“17世纪最生动的私人记录”，为研究英国复辟时期社会、政治和文化的重要史料。
    • 里夫与同时代的科学家（如罗伯特·胡克）有密切合作。英国皇家学会档案（Royal Society Proceedings）中存有里夫与胡克的通信记录，涉及光学仪器设计。

• 1664年11月28日，法国工程师、数学家和物理学家皮埃尔·佩蒂特（Pierre Petit，活跃于17世纪上半叶）写信给惠更斯咨询关于幻灯的制作规范和数据细节，因为他正在试图制造一个幻灯，但总是出错。他提及雅各布（Jay）此前制作了一盏非常实用的灯，比他见过的任何一盏都好，有使用凹面镜聚光，可让更多光线通过凸透镜以产生更强的亮度。
  • 这封信也包含了现存最早的幻灯草图。
  • 信中还提及他已从法国森林地区获得新型玻璃样本，其透明度远超普通窗玻璃。若成功制成镜片，将彻底解决厚玻璃影响折射的争议。目前鲁昂的一位工匠已用此玻璃制作出2.5法尺长的优质物镜。
  • Petit P. (1664). P. Petit à Christiaan Huygens. https://www.dbnl.org/tekst/huyg003oeuv04_01/huyg003oeuv04_01_0132.php
  • 佩蒂特是17世纪法国科学与工程领域的重要人物，其核心贡献在于推动气压实验的传播，间接影响了帕斯卡尔的科学发现。
  • 信件中提及的雅各布可能是指荷兰光学仪器师雅各布·梅提斯（Jacob Metius），以改进望远镜著称，与卡瓦尼亚里竞争欧洲市场，但仍需查询其他资料核对。

• 1667年，基歇尔在《中国图说》（China Illustrata，1667）中提及一种“光影戏箱”（Ludus Opticus），可能通过其传教网络传播，但未明确记录具体执行人名。
  • 《中国图说》于1667年在阿姆斯特丹首次出版，拉丁文全名为《中国宗教、世俗和各种自然、技术奇观及其有价值的实物材料汇编》，系统呈现17世纪欧洲对中国的认知。

• 1670年代，幻灯在罗马已成日常物品。
  • Rossell D. (2002). The Magic Lantern. https://www.academia.edu/345943/The_Magic_Lantern

• 1671年，基歇尔在《伟大的光影艺术》（Ars Magna Lucis et Umbrae，1671版）中声称幻灯是他发明的，但该书中关于幻灯的插图并没有正确地描绘幻灯的构造。
  • Kircher, A.  (1671). Ars Magna Lucis et Umbrae. Amstelodami : Apud Joannem Janssonium à Waesberge, & Haerdes Elizaei Weyerstraet, 768-769.
  • 部分评论家认为基歇尔并没有真正发明或制作出幻灯，但也有人认为这可能是插图的问题，因为关于基歇尔使用幻灯吓唬所谓“叛教”民众的故事一直流传。

• 1674-1690年，法国数学家、人文主义者、水文地理学教授克劳德·德查尔（Claude Dechales，1621–1678）
  • 在其著作《数学世界之旅》（Cursus seu Mundus Mathematicus，1674版）中描述到幻灯，以及对幻灯的改进方案：
    • 优化透镜聚焦和照明效果，提供了一幅早期的幻灯插图；
    • 提出从侧面引入连续图像的幻灯片并连续放映，以描绘故事的想法；
    • 将阿尔贝蒂截线器（Alberti's Intersector）与镜子结合以实现三维投影。
    • Burns P. (2021). The History of the Discovery of Cinematography. https://precinemahistory.net/1650.htm
    • Dechales C. Cursus seu Mundus Mathematicus [M]. 卢格杜尼: 安尼松, 1674: 665-667.
  • 在其《数学世界之旅》（1690版）中，记录了他与丹麦魔灯发明者 ​托马斯·沃尔根斯滕（​Thomas Rasmus Hansen Walgensten，1627–1681）在里昂的会面，并首次描述人眼视网膜成像的倒置现象。探讨古代光学理论（如阿尔哈曾、维泰洛的学说）与当时技术的关联。
  • 通过将数学理论与光学实践结合，德查尔对幻灯的改进推动了幻灯投影技术从娱乐工具向科学仪器的转型。

• 1676年，德国哲学家约翰·斯图姆（Johann Christoph Sturm，1635–1703）在其著作《实验学院，或好奇心：……》（Collegium Experimentale, Sive Curiosum, :…）中提供了一张“横柱式幻灯”的插图，以及关于双凸透镜的图像校正原理图。
  • 这种横柱式幻灯据说是由德国纽伦堡的仪器制造者、显微镜学家、前嘉布遣会修士约翰·格里恩德尔（Johann Franz Griendel，1631-1687）发明的，因此也被称为“格里恩德尔型”幻灯。尽管他更广为人知的科研成果是关于显微镜的创新设计。
  • Sturm J. C. (1676). Collegium experimentale[M/OL].. http://diglib.hab.de/wdb.php?dir=drucke/nc-509-1&distype=thumbs

• 1685年，德国发明家约翰·扎恩（Johann Zahn，1631-1707）
  • 发表了大量关于暗箱、透镜组合和幻灯的系统描述和插图：
    • 强调了将幻灯藏在观众视线之外的重要性，
    • 把幻灯的发明归功于基歇尔，
    • 其中一些幻灯包含了镜头盖，意味着幻灯可以在不熄灭光源的情况下保持屏幕黑暗，这是重要的进步。
  • 发明了首台便携式“抽屉式暗箱相机”（木制机身，含反射式取景器），并首次提出镜头盖设计，为后世相机发展奠定基础，被誉为“现代单反相机先驱”，但因缺乏感光材料，其发明未直接促成摄影术诞生。
  • 还描绘了一种可以投影类似于后来费纳奇镜的圆盘幻灯机，被认为是动画投影的早期尝试。但从现存的圆盘幻灯片图像看，未见满足生成动画的序列。
  • Zahn J. (1685). Oculus Artificialis Teledioptricus Sive Telescopium. Norimbergæ: Sumptibus Johannis Christophori Lochneri Bibliopolæ, typis Johannis Ernesti Adelbulneri, 100-398.
  • Rossell D. (2009). Early Magic Lantern Illustrations: What Can They Tell Us About Magic Lantern History?. The Magic Lantern Gazette, 15-23.

• 1690年，克劳德·德查尔在其《数学世界之旅》（1690版）中，记录了他与丹麦魔灯发明者 ​托马斯·沃尔根斯滕（​Thomas Rasmus Hansen Walgensten，1627–1681）在里昂的会面，并首次描述人眼视网膜成像的倒置现象。探讨古代光学理论（如阿尔哈曾、维泰洛的学说）与当时技术的关联。
  • 通过将数学理论与光学实践结合，德查尔对幻灯的改进推动了幻灯投影技术从娱乐工具向科学仪器的转型。

• 17世纪末，荷兰光学仪器制造商菲利普斯·冯·霍恩海姆（Philippus van Hooijdonck，1630–1704）在巴黎、里昂、罗马等地巡回展示幻灯装置，宣传其“魔灯”（Magic Lantern）。改进幻灯光源（如使用蜡烛与透镜组），并制作包含宗教、神话场景的幻灯片。
  • 《荷兰黄金时代科学技术史》

• 18世纪之前，幻灯片多数由发明家为实验制作，未有规模化生产。
  • 一些剪纸、油漆、实物，甚至是活体昆虫曾被用于制作幻灯片，
  • 很快也开始使用透明颜料在玻璃片或油纸上绘画，
  • 透明漆和玻璃盖都曾被用作保护。
• 而幻灯机可以使用的光源，只有阳光、蜡烛和油灯。阳光极大地限制了幻灯的时间和场地；蜡烛亮度不够稳定，且在燃烧过程中会改变光源的高；油灯可解决高度问题，但同样不够稳定和不够明亮。

18-19世纪，人类的新发明不断为幻灯机带来更好的光源、镜头、幻灯片制作工艺。

18世纪

• 18世纪，发明家和商人们
  • 一方面关注更轻便、坚固、便于运输的家用幻灯机开发，
  • 一方面关注用于剧院投影的、高亮度、远距离、甚至有特别功能的专用幻灯机。

• 瑞士以钟表制造和精密机械闻名，玻璃工业多集中于日内瓦和纳沙泰尔地区，主要生产光学透镜、玻璃仪器和装饰玻璃器皿。

• 1720年，荷兰科学家威廉·斯格拉维桑德（Willem Jacob 's Gravesande，1688–1742）在《物理实验》（Physices Elementa Mathematica，1720–1721）中描述了一种由4个火焰组成的油灯、搭配凹面镜和透镜的幻灯机，其图像投影距离可长达十米。
  • Gravesande W. J. (1720). Physices elementa mathematica experimentis confirmata sive introductio ad philosophiam Newtonianam. Petrus van der Aa, 76-77.
  • 1717年开始任莱顿大学数学与天文学教授，牛顿学说的积极传播者。

• 1733年，英国律师切斯特·霍尔（Chester Hall）首次尝试用冕玻璃凸透镜与火石玻璃凹透镜组合消除色差，但因保密措施不足未申请专利。

• 1756年，瑞士数学家、物理学家、天文学家莱昂哈德·欧拉（Leonhard Euler，1707-​1783）
  • 提出使用放大镜镜头进行幻灯投影，后在19世纪初的幻影秀中被改良成如今的反射幻灯机，可投影不透明物体。
  • 值得注意的是，欧拉还有不少科学研究成果，后来都成为了计算机动画技术的重要基础：
    • 图论与拓扑学​：1735年，欧拉开始研究柯尼斯堡七桥问题，将实际地理问题转化为数学抽象模型，次年完成论文《柯尼斯堡七桥问题的解法》（Solutio problematis ad geometriam situs pertinentis），指出不可能存在符合条件的路径。1741年该论文正式发表于《柏林科学院论文集》，标志着图论的诞生。后续学者在此基础上发展出网络流、拓扑学等分支。而这些成果，后来也称为计算机生成图像（CGI）技术的重要基础。
    • ​数学符号体系​：引入函数符号 f(x)（1734）、自然对数底 e（1736）、虚数单位 i（1777）、圆周率 π（1736）、求和符号 Σ （1755）等，奠定现代数学表达基础。这些符号至今仍是数学的“通用语”，深刻影响了科学技术的各个领域。
    • 流体力学​：1755年，提出欧拉方程，描述理想流体的运动规律。现代流体力学中的“欧拉方程”通常包含质量、动量和能量守恒的完整方程组，但其核心框架仍基于欧拉的工作。
    • 刚体力学​：1765年首次系统阐述了刚体动力学的基本框架，提出刚体运动方程，奠定经典力学基础。后继续完善与推广，将牛顿第二定律推广至刚体系统，结合动量定理和动量矩定理，形成矢量力学方法（即牛顿-欧拉法）。明确了刚体平动、定轴转动、定点转动及一般运动的分类，并给出相应的运动学与动力学方程。欧拉的工作标志着刚体动力学的诞生，其方程成为分析力学（如拉格朗日方程）的前身。

• 1758年，英国光学家、镜片师、望远镜制造商约翰·多伦德（John Dollond，​1706-1761）对暗箱进行改进，特别是在镜头结构方面，他制造了一种消色差镜头，可校正颜色，从而获得更清晰的图像。
  • Burns P. (2021). The History of the Discovery of Cinematography. precinemahistory.net/1700.htm
  • 消色差镜头：多伦德通过实验验证了切斯特·霍尔的方法，并优化了透镜组合的曲率与厚度，显著提升了消除色差效果。1758年，他获得英国皇家学会颁发的科普利奖章，并取得消色差镜头的专利，成为首位将技术实用化的发明者。该发明也用于改进望远镜和显微镜，推动了天文学与生物学研究。
  • 多伦德与莱昂哈德·欧拉有通过通信研究光学相关问题。
  • 其子彼得·多伦德继承事业，继续改进光学仪器，家族工坊成为18世纪英国光学工业的标杆。

• 1765年，爱尔兰数学家、数学家、军事工程师帕特里克·达西（Patrick d‘Arcy，约1720年代–1770年代）在自家花园做了一个关于视觉余像持续时间实验，用机器旋转燃烧的煤块，和一位视力好的观察者配合，测出视觉暂留时间约为0.13秒，达西计划进一步实验不同变量，但未见后续记载。
  • Académie des sciences. (1768). Histoire De L'Academie Royale Des Sciences. Paris: Boudot, Jean, 439-451.
  • 达西在1746年提出“面积原理”（Principle of Areas），即角动量守恒的早期表述，为经典力学奠定基础。该成果与欧拉、拉格朗日的工作并列，成为分析力学的重要先驱。

• 1782-1784年，瑞士物理学家、化学家艾米·阿尔冈（Aimé Argand，约1750-1803）发明了“阿尔冈灯”。
  • 1782年，阿尔冈与英国工程师马修·博尔顿（Matthew Boulton）合作，设计出革命性的中空玻璃管灯芯，通过圆柱形结构增加氧气接触面积，使火焰更稳定，同时减少烟雾，其亮度是烛光的6-10倍。
  • 1784年，两人在英国伯明翰成立工厂，生产改进后的灯塔灯，成为19世纪海上导航的核心技术。
  • 随着该技术的改进和商业推广，在一定程度上提高了幻灯的亮度和安全性。

• 1790年，瑞士玻璃制造商皮埃尔·吉纳尔（Pierre Guinard）改进了玻璃研磨技术，更精细的光学镜片得以制作。

18世纪末，随着幻灯相关技术的进步，幻灯产业开始启动。

19世纪

• 1800年，英国化学家、发明家、电化学先驱汉弗莱·戴维（Humphry Davy，1778-​1829）带来了迄今最明亮的幻灯光源“弧光灯”。
  • 他最开始使用电池创造了第一盏白炽灯，但亮度和持久度都不足以实际应用。1806年，他向伦敦皇家学会展示一种通过两根炭棒之间产生电弧的弧光灯，成为19世纪早期大型幻灯机的常用光源。由于碳棒会逐渐被消耗，需要不断调整以保持它们之间的正确距离，这项困难的工作后来由自动调节器完成。
  • 此外，戴维在1813年收留聊贫困学徒迈克尔·法拉第（Michael Faraday，1791-1867）为助手，培养其成为电磁学奠基人，被誉为科学史上最伟大的伯乐之一。而这位法拉第也是1820年代频闪效应的早期研究者之一，其贡献推动了电影动画技术的诞生。

• 随着幻灯产业开始蓬勃发展，成为流行的大众娱乐，幻灯片的设计和制作也开始被重视。

• 1821年，英国伦敦科学仪器制造商菲利普·卡彭特（Philip Carpenter）发明了一种半机械化的幻灯片生产技术，
  • 将要绘制的轮廓先转印到玻璃上，让之后手工着色的工作变得更容易，从而使幻灯片可以被批量生产。
  • 已知第一套使用该技术的幻灯片是1823年发售的《动物学要素》（The Elements of Zoology）。

• 1822年，法国物理学家奥古斯丁·菲涅尔（Augustin-Jean Fresnel）发明了“菲涅尔透镜”（Fresnel Lens）。
  • 一种通过特殊结构设计实现轻量化、薄片化的光学元件，表面由同心圆环或直线组成的锯齿状纹路构成。其核心原理是保留传统透镜的折射曲面特性，但去除冗余材料，使光线聚焦效果接近凸透镜，同时显著减轻重量和厚度。
  • 1823年首次应用于法国吉伦特河口的哥杜昂灯塔，使灯光射程提升至32公里。
  • 菲涅尔透镜通过结构创新平衡了光学性能与成本，使其成为跨领域的基础光学元件。不仅助力幻灯机提升亮度和均匀性，后续也应用于电视等现代投影与显示设备。

• 1820年代，英国化学家戈德沃西·格尼（Goldsworthy Gurney）在研究氧氢喷管时发现了“石灰光”效应，即石灰块在氢氧火焰中可发出仅次于弧光灯的亮光。
  • 氧氢喷管这项发明通常归功于美国化学家Robert Hare
  • 1826年，苏格兰土木工程师托马斯·德拉蒙德（Thomas Drummond）在格尼的基础上建造了一套工作版本。
  • 石灰光灯为幻灯机提供了明亮的光源，也广泛用于舞台照明。

• 1830年代，色彩平板印刷技术开始应用于幻灯片制作，提供更高质量的图像、大批量的生产和更亲民的价格，进一步推动了幻灯艺术的交流和普及。

• 1836年，乙炔被发现，乙炔喷灯能提供很好的照明亮度，既简单又便宜，产生的火焰稳定且无烟。但它的危险性较高，易生污垢和臭气，因此并未能取代石灰光灯或弧光灯。

1840年代，基于视觉暂留和似动效应的光学动画玩具陆续面世，它们改变了幻灯机的发展方向。幻灯机踏上了转向电影机的征途，从各种各样的动画投影机，到现代胶卷电影投影机，很多科学家、发明家为此努力了半个世纪。

• 约1860年，英国物理和化学家约瑟夫·斯旺（Joseph Swan）制造了一种原始电灯，但寿命很短。
• 经真空技术的改进，约20年后，斯旺和爱迪生都制造出了实用的电灯泡，很快便成为了幻灯的主要光源。

至19世纪末，幻灯机已经准备好变身为动画和电影的投影仪了。