照相机组成与原理

第二讲照相机组成与原理,摄影及相机的发展历史（回顾）,春秋时期，韩非子在外储说左上中记载了世界上最早的小孔成像豆荚映画。如墨子对小孔成像原理论述道：“景到，在午有端与景长，说在端。”（墨子经下）即一个明亮的物体，经一个小孔可以通过光束，从另一端射出来，会在黑暗房间内的对面墙壁上形成倒置的影像。“足敝下光，故成景于上；首敝上光，故成景于下。”（墨子经下）物体的下部，在另一端的影像中变成上部，物体的上部，在影像中变成下部。绝大多数的西方史学家都认为，墨子是人类历史上最早探索光学理论的人。,在墨子关于小孔成像的理论之后100多年后，也就是公元前300多年，希腊的亚里士多德（Aristote，前384322年）也在他的著作疑问中说道：“如果在一个没有窗户的房子里，有一个小孔，小孔对面的墙上有一幅倒转的画面，这个画面就是外面的景色。装有镜头的绘画暗箱诞生于16世纪中叶、18世纪普遍使用。绘画暗箱能将自然景物通过镜头在毛玻璃上聚焦成像，使画家或自然科学家能快速准确地描绘自然景物。,绘画暗箱,16世纪有人在小孔上安置透镜，用以描绘风景建筑等轮廓，是使用镜头的开始。,1822午，法国的尼埃普斯（J.N.Niepce）将一种印刷用的沥青涂在金属版上，然后把涂有沥青的金属版置于暗箱中拍出了世界上第一张照片。尽管曝光长达12小时、影像也不太清楚，但朝着最终实现这一梦想迈出了重要的一步。,1837年，尼埃普斯的合作者达盖尔(L.J.M.Daguerre)用经过碘蒸汽处理过的镀银铜版拍摄出影像清晰的照片、并在1839年将此技术公之于世。1839年1月7日，法国下院议员、物理学家和天文学家阿拉哥向法国科学院报告了达盖尔的发明。1839年8月19日，在法国学术院由科学院和美术院举行的联席会议上，向世界公布了达盖尔银版摄影术。,达盖尔拍摄的街景,达盖尔相机,1839年8月19日，在法国政府公布达盖尔制版术后，达盖尔立即出版了这本摄影指南。,早期的照相机价格昂贵，采用手工生产，数量不多，很昂贵也很笨重，使用起来很不方便，照相机的主顾都是有钱的专业人员和摄影爱好者。因此，要使照相机大众化，必须解决好两个问题：一是要携带方便、批量生产、价格便宜；二是要操作简单、性能良好。干版的发明解决了携带的问题，而胶卷的出现不仅使携带更为简便，而且大大推动了普及型相机的批量生产，照相机的价格也逐步降低，使相机开始走入家庭。,1888年，美国柯达公司生产出了新型感光材料柔软、可卷绕的“胶卷”。这是感光材料的一个飞跃。同年，柯达公司发明了世界上第一台安装胶卷的可携式方箱照相机。原来只有少数人使用的照相机开始面向大众，使用照相机的人数迅速增加，很快就形成了照相机工业，而且发展迅猛，这反过来又促进了照相机的普及。1891年，美国伊斯曼柯达公司开始出售胶卷，并主要从事生产使用胶卷的普及型照相机，大大推进了照相机的普及。照相机工业的中心也从欧洲转移到美国。,1850年的达盖尔相机,1888年美国伊斯曼柯达公司生产的“柯达(Kodak)一号”照像机,开创了小型照像机的发展历史。,1905-1915年，美国柯达NO.A-150NO2C,1936年，德国莱卡,1924年莱兹公司生产的莱卡A型(或称1型)小型照像机，是世界第一架使用35mm电影胶片的照像机。,1929年德国弗蓝克与海德克公司制造的禄莱福莱(Rolleiflex)照像机是世界上第一架双镜头反光式照像机。这两架照像机的出现标志着摄影技术的发展进入了一个新的阶段，使德国逐渐成为国际照像机生产大国。,1895年,1903年,1911年,1915年,1924年,1934年,1936年,1949年,1955年,第一节照相机的组成,第一节照相机的组成,第一节照相机的组成,第一节照相机的组成,1、镜头部分：包括镜片组和镜筒以及镜头内部的驱动马达等，还包括光圈系统；2、机身部分：主要是指机器框架，还包括各种操作按钮。3、传感器系统：主要是指CMOS和CCD；4、取景器：分为光学取景和液晶显示器取景；,5、快门系统：主要包括快门按钮，快门卷帘；6、影像处理系统：主要是指相机的数据转化和存储系统，涵盖硬件和软件；7、电源部分：主要是内置电池和外置电源接口等；8、外接设备接口：只要是各种外部接口，比如USB，热靴，AV端子等，各种卡插槽。,一、光圈,光圈好比人眼的瞳孔，是一扇大小可变的窗户。如果把它开大，进入照相机的光线就多；如果把它开小，进入照相机的光线就少。,光圈系数f,f=镜头焦距光孔的直径,f/1f/1.4f/2f/2.8f/4f/5.6f/8f/11f/16f/22f/32f/44f/64,f值的完整序列如下：,这些特定的数字具有什么意义呢？这组数字是这样来的呢？,这是一组不可思义的数字,一个镜头的焦距是100mm，光孔直径是25mm，这个镜头的f值就是4，表示为f/4。,同一个镜头，若把光圈系数调到f/8，则光圈的直径是多少？F/5.6呢？,例如：“把光圈调到f/4”，这是什么意思呢？,光圈在照相机中的作用,控制通光量,通过镜头的光通量（I）与光圈孔径的面积（S）成正比，光圈系数每差一级，光通量相差一倍。,由圆的面积公式：,表示相邻数字之间的光圈直径相差,通光面积相差一半。,其中表示与有效孔径相差的档数：,f/1，f/1.4，f/2，f/2.8，f/4，f/5.6，f/8，f/11，f/16，f/22，f/32，f/44，f/64。,控制景深,控制像差,影响分辨率,调节反差,拍摄特写时使用大光圈可以产生小景深效果,F/11,F/2.8,不能在任何时候都用大光圈,F/2.8,F/11,F/16,F/2,拍摄肖像使用大光圈可以突出主体,光圈与景深的关系,二、快门,快门的作用控制进光时间(光圈与快门联合控制曝光量)影响成像清晰度快门速度标记1、2、4、8、15、30、60、125、250、500、1000等快门数值即开启时间(秒)的倒数相邻两档快门的速度约相差2倍慢门：B门和T门,快门的种类及结构特点,快门,机械快门,电子快门,镜间快门,焦平面（帘幕）快门,半自动快门,全自动快门,（一）镜间快门镜间快门由一系列薄钢叶片组成，放置在镜头的单元之间。快门释放按钮触发一根弹簧使叶片在曝光期间开启，然后闭合。这种类型的快门又叫做叶片快门。,a、拍运动物体无变形；b、机械性能好；c、使用闪光灯，快门速度不受限制。,2、缺点,a、快门速度不能太快；b、最大光圈不能太大；c、使用大光圈，光能损失多；d、不能更换镜头。,1、优点,镜间快门,（二）焦平面快门（帘幕快门）,1、结构、动作过程及特点焦平面快门位于照相机里，正好在胶片的前面。由于它就在焦点平面，也就是胶片位置的前面，因此而得名。由前后两个幕帘组成，快门开启时，前帘幕先提前移动，然后前后两个幕帘作同步移动。曝光时间的长短由两个幕帘裂开的缝隙宽窄决定。,（1）优点,a、可用较高的快门速度；b、最大光圈不受快门限制；c、取景、调焦合一，视差小；d、可更换镜头。,（2）缺点,a、拍运动物体易变形；b、使用闪光灯必须低于闪光同步速度；c、暴露在外，易受损伤；d、拍照时震动较大。,焦平面快门,电子快门,电子快门仍是机械快门的装置，通过电子延时电路来控制曝光时间的长短。（一）半自动快门在机械快门的基础上外加一个测光系统，通过发光二极管或指针来显示所选用的曝光组合是否正确。（二）全自动快门相机内的电子线路不仅能测光，而且能根据测光数据自动调节光圈和快门的组合，使感光元器件（胶卷）获得正确曝光。,全自动快门,1、光圈优先式拍照时，先确定光圈值，半按快门钮，电子线路会根据胶卷的感光度、景物的亮度和所选用的光圈系数，自动调节快门速度使胶卷正确曝光。2、快门优先式拍照时，先确定快门速度，按快门时，相机选择光圈与之配合，使胶卷正确曝光。3、程序式光圈和快门按照设计好的程序，自动调节从而自动控制曝光。（如：人像模式、风光模式、运动模式、夜景模式、海滩模式等）,自动曝光（AE）照相机具有各种各样的“模式”，其最基本的两种模式为：光圈优先模式（Av）：拍摄者选择光圈，电脑芯片自动选择快门速度。速度优先模式（Tv）：拍摄者选择快门速度，电脑芯片自动选择光圈。,自动照相机的快门速度,三、取景器,取景指示方式磨砂玻璃式光学直看式框架直看式取景指示的视差单镜头反光式相机取景不存在视差旁轴取景方式都有视差,单镜头反光式相机取景示意图,四、聚焦装置,手动聚焦（对焦）图标式距离刻度式磨砂玻璃式裂像式微棱镜式重影式自动聚焦,可用以下三种方式进行对焦：1.用中心裂像对焦：转动对焦环，调至中心裂像上下的影像一致为止。2.用微棱镜环对焦：转动对焦环，调至微棱镜环上的影像不发光或不出现水纹为止。3.用外围的“敏锐”磨砂部分对焦：转动对焦环，调至整个影像清晰为止。,第二节相机的类型,虽然所有照相机都包括机盒、镜头、胶片、取景器、快门等基本部件，但是这些部件依结构安排方式的不同，就产生了不同类型的照相机。,一、大型相机,大型相机的特点,优点：底片大、信息量大、清晰度高可摆动和移轴（可拍出全程都清晰没有变形的图片）缺点：笨重、成本高只有专业人士使用,二、中型相机：6X7，6X6，645,中型相机的特点,优点：底片信息量大、清晰度高过35MM相机、体重一般人能承受，用胶卷成本也比大画幅低的多，有的机器也有移轴功能（哈苏富士），能照出全景深，无变形的照片。缺点：体积重量还是比35MM相机大、自动化程度近年虽有改进但还是不高。适合专业人士和发烧友使用。,三、35毫米（135）相机,35毫米（135）相机分类,1、单反相机,自动聚焦,手动聚焦,2、旁轴相机,自动聚焦,手动聚焦,35毫米（135）相机特点,优点：体积重量都不大、清晰度虽比不上大中画幅但也能满足一般需要、自动化程度高、速度快、价格低廉、拍摄成本低。缺点：远远比不上大中画幅相机的出片质量。适合一般民众使用、专业人士也广泛使用。,第三节常用摄影附件,三脚架,相机包,滤镜,一、三脚架尽管三脚架是一种很重要的相机配件，但是很多人都不喜欢用它，因为使用起来很麻烦。三脚架经常用在拍摄人物照和在光线较弱的条件下（如夜间或室内）使用，