數(shù)碼相機(jī)構(gòu)造

1、照相機(jī)構(gòu)造原理 （1）照相術(shù)與照相機(jī)的形成 攝影，不僅被廣泛地應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的各個(gè)領(lǐng)域，而且已經(jīng)成為廣大人民現(xiàn)代文明生活中的不可缺少的重要組成部分。 現(xiàn)代照相術(shù)的起源最早可追溯到墨子（公元前468376年）在墨經(jīng)一書(shū)中提到的小孔成象原理，以及元代趙友欽的針孔成象匣。在歐洲，16世紀(jì)著名畫(huà)家達(dá)芬奇便發(fā)現(xiàn)：在一個(gè)房間的窗板上戳上一個(gè)小孔，然后關(guān)上所有的門(mén)窗，使房間變得一片黑暗，這時(shí)便可看到窗外的景色透過(guò)小孔，清晰地倒映在室內(nèi)的墻壁上。這就是物理學(xué)上的“小孔成象”原理。后來(lái)其他畫(huà)家把白紙掛在墻壁上，照著倒映著的線條復(fù)描，當(dāng)畫(huà)家移動(dòng)掛在墻壁上的白紙與小孔的距離，便可將倒映在白紙上的圖象放大或縮小，解

2、決了當(dāng)時(shí)復(fù)描圖畫(huà)技術(shù)上的一大難題。 17世紀(jì)末到18世紀(jì)初，隨著玻璃工業(yè)的發(fā)展，人們制成了平板玻璃、玻璃透鏡。有人利用暗室小孔成象的原理制成一個(gè)暗箱，箱上裝了一塊凸透鏡以代替小孔，箱子的另一頭裝了一塊磨毛了的平板玻璃。凸透鏡把投射進(jìn)來(lái)的光線聚焦，人們用畫(huà)筆在那平板玻璃上描畫(huà)下各種大自然的景色。這暗箱，就是最原始的照相機(jī)。光學(xué)家為改善象質(zhì)，在透鏡上不斷地做文章，就形成了一系列照相鏡頭，這就是現(xiàn)代人所稱(chēng)的照相物鏡。機(jī)械設(shè)計(jì)師不斷完善和改造那個(gè)笨重的木頭暗箱，這就是現(xiàn)代攝影者所稱(chēng)的照相機(jī)機(jī)身。但是用畫(huà)筆來(lái)摘下倒映在玻璃上的景色，畢竟太麻煩了，這就需要發(fā)明一種能夠感光的“照相紙”。1813年法國(guó)的涅普

3、斯發(fā)現(xiàn)了一種地瀝青受曬后會(huì)變色，具有一定的感光性能，便使用它作為感光劑。具體方法是：把地瀝青溶于薄荷油中制成溶液，然后涂在金屬板面上；曝光后浸在煤油中，使薄荷油溶于煤油，于是在金屬板上便顯出影象來(lái)了。不過(guò)得到的影象仍然是十分模糊的。后來(lái)，法國(guó)畫(huà)家達(dá)蓋爾與漢普斯共同進(jìn)行研究。直到1839年在達(dá)蓋爾解決了顯影、定影等技術(shù)難關(guān)后，世界上才公認(rèn)從那時(shí)起發(fā)明了照相術(shù)。 那時(shí)的“膠片”便是碘化銀感光板，感光性能實(shí)在太差了，加之照相機(jī)用的多是用一二塊透鏡組成的長(zhǎng)焦距鏡頭。造成進(jìn)入暗箱的光線很弱，因此拍攝一幅照片需很長(zhǎng)時(shí)間，形成的影象也太模糊。人們決心進(jìn)一步提高感光板對(duì)光的敏感程度，即感光度。1871年發(fā)明的

4、溴化銀明膠干版法是采用明膠代替硝棉膠，用溴化銀代替碘化銀，涂在玻璃片上，制成干版。這樣感光度可大大提高，曝光時(shí)間縮短為幾分之一秒、幾十分之一秒，乃至更短的時(shí)間。 為了適應(yīng)感光底板感光度的迅速報(bào)高，控制曝光時(shí)間的長(zhǎng)短，人們?cè)谡障鄼C(jī)中裝上了快門(mén)。這樣人們使能拍攝到飛鳥(niǎo)、奔馬之類(lèi)的快速運(yùn)動(dòng)物的照片。當(dāng)有了鏡頭、快門(mén)、膠片、機(jī)身等一系列主要部件后，一個(gè)現(xiàn)代照相機(jī)的雛形隨著照相術(shù)的發(fā)展就初步完善了。 （2）照相機(jī)的基本組成 一、鏡頭 鏡頭使景物成倒象聚焦在膠片上。為使不同位置的被攝物體成象清晰，除鏡頭本身需要校正好象差外，還應(yīng)使物距、象距保持共軛關(guān)系。為此，鏡頭應(yīng)該能前后移動(dòng)進(jìn)行調(diào)焦，因此較好的照相機(jī)一

5、般都應(yīng)該具有調(diào)焦機(jī)構(gòu)。 二、取景器 為了確定被攝景物的范圍和便于進(jìn)行拍攝構(gòu)圖，照相機(jī)都應(yīng)裝有取景器?，F(xiàn)代照相機(jī)的取景器還帶有測(cè)距、對(duì)焦功能。 三、控制曝光的機(jī)構(gòu)快門(mén)和光圈 為了適應(yīng)亮暗不同的拍攝對(duì)象，以期在膠片上獲得正確的感光量，必須控制曝光時(shí)間的長(zhǎng)短和進(jìn)入鏡頭光線的強(qiáng)弱。于是照相機(jī)必須設(shè)置快門(mén)以控制曝光時(shí)間的長(zhǎng)短，并設(shè)置光圈通過(guò)光孔大小的調(diào)節(jié)來(lái)控制光量。 四、輸片計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu) 為了準(zhǔn)備第二次拍攝，曝光后的膠片需要拉走，本曝光的膠片要拉過(guò)來(lái)，因此現(xiàn)代照相機(jī)需要有輸片機(jī)構(gòu)。為了指示膠片已拍攝的張數(shù)，就需要有計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)。 五、機(jī)身 它既是照相機(jī)的暗箱，又是照相機(jī)各組成部分的結(jié)合體?？捎每驁D表示照相機(jī)的最

6、基本組成部分。 其實(shí)，就照相機(jī)這個(gè)基本功能而言，無(wú)論是早期的“銀版照相機(jī)”，還是今日已經(jīng)高度電子化、自動(dòng)化、電腦化的照相機(jī)，其基本原理都沒(méi)有多大區(qū)別。 （3）照相機(jī)的分類(lèi) (1)按照相機(jī)使用的膠片和畫(huà)幅尺寸 可分為35mm照相機(jī)(常稱(chēng)135照相機(jī))、120照相機(jī)、110照相機(jī)、126照相機(jī)、中幅照相機(jī)和大幅照相機(jī)等。135照相機(jī)使用35mm膠片，其所拍攝的標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)幅為24mm X 36mm，一般每個(gè)膠卷可拍照36張或24張。 (2)按照相機(jī)的外型和結(jié)構(gòu) 可分為平視取景照相機(jī)和單鏡頭反光照相機(jī)。此外還有雙鏡頭反光照相機(jī)、折疊式照相機(jī)、轉(zhuǎn)機(jī)、座機(jī)等等。 (3)按照相機(jī)的快門(mén)形式 可分為鏡頭快門(mén)照相機(jī)

7、(又稱(chēng)中心快門(mén)照相機(jī))、焦平面快門(mén)照相機(jī)、程序快門(mén)照相機(jī)等。 (4)按照相機(jī)具有的功能和技術(shù)特性 可分為自動(dòng)調(diào)焦照相機(jī)，電測(cè)光手控曝光照相機(jī)，電測(cè)光自動(dòng)曝光照相機(jī)等。此外還有快門(mén)優(yōu)先式、光圈優(yōu)先式、程序控制式、雙優(yōu)先式、電動(dòng)卷片(自動(dòng)卷片、倒片)照相機(jī)，自動(dòng)對(duì)焦(AF)照相機(jī)，日期后背照相機(jī)，內(nèi)裝閃光燈照相機(jī)等。 有時(shí)也可按照相機(jī)的用途來(lái)分，如一步成象照相機(jī)，立體照相機(jī)；有時(shí)也可按鏡頭的特性分為變焦或雙焦點(diǎn)照相機(jī)。實(shí)際上一架現(xiàn)代照相機(jī)往往具有多方面的特征，因此應(yīng)以綜合性的方式來(lái)定義。 （4）攝影光學(xué)基礎(chǔ) 照相機(jī)的工作過(guò)程，概略地說(shuō)是應(yīng)用光學(xué)成像原理，通過(guò)照相鏡頭將被攝物體成像在感光材料上。下面

8、將粗略地介紹攝影光學(xué)成像原理：人類(lèi)對(duì)于光的本性的認(rèn)識(shí)，光線的傳播及透鏡成像原理。 人類(lèi)對(duì)于光的本性的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了漫長(zhǎng)而又曲折的過(guò)程。在整個(gè)18世紀(jì)中，光的微粒流理論在光學(xué)中仍占優(yōu)勢(shì)，人們普遍認(rèn)為光是微小的粒子組成的，從點(diǎn)光源發(fā)出并以直線向四面八方輻射。19世紀(jì)初，以楊氏（Young）和菲涅耳（Fresnel）的著作為代表逐步發(fā)展成今天的波動(dòng)光學(xué)體系。如今對(duì)光的本性認(rèn)識(shí)是：光和實(shí)物一樣，是物質(zhì)的一種，它同時(shí)具有波的性質(zhì)和微粒（量子）的性質(zhì)，但從整體來(lái)說(shuō)，它既不是波，也不是微粒，也不是它們的混合物。 從本質(zhì)上，講光和一般無(wú)線電波并無(wú)區(qū)別，光和電磁波一樣是橫波，即波的振動(dòng)方向與傳播方向垂直。一個(gè)發(fā)光體

9、就是電磁波的發(fā)射源，發(fā)光體發(fā)射的電磁波向周?chē)臻g傳播，和水波波動(dòng)產(chǎn)生的波浪向四周傳播相似。強(qiáng)度最大或最小的兩點(diǎn)距離稱(chēng)為波長(zhǎng)，用表示。傳播一個(gè)波長(zhǎng)所需的時(shí)間稱(chēng)為周期，用T表示，一個(gè)周期就是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)完成一次振動(dòng)所需要的時(shí)間。1秒內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)稱(chēng)為頻率，用表示。經(jīng)過(guò)1s振動(dòng)傳播的距離稱(chēng)為速度，用“v”表示。波長(zhǎng)、頻率、周期和速度之間有如下關(guān)系： v=/T ，=1/T，v= 由此可見(jiàn)，光的波長(zhǎng)與頻率成反比。實(shí)際上光波只占整個(gè)電磁波波段的很小一部分。波長(zhǎng)在400700nm的電磁波能夠?yàn)槿搜鬯杏X(jué)，稱(chēng)為可見(jiàn)光，超過(guò)這個(gè)范圍人眼就感覺(jué)不到了。不同波長(zhǎng)的可見(jiàn)光在我們的眼睛中產(chǎn)生不同的顏色感覺(jué)，按照波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短，

10、光的顏色依次是紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等色。不同波長(zhǎng)的電磁波在真空中具有完全相同的傳播速度，數(shù)值是c=300,000km/s。 光既然是電磁波，研究光的傳播問(wèn)題，應(yīng)該是一個(gè)波動(dòng)傳播問(wèn)題，但是在設(shè)計(jì)照相機(jī)鏡頭及其他光學(xué)儀器時(shí)，并不把光看作是電磁波，而是把光看作是能傳播能量的幾何線，叫做光線。光源A發(fā)光就是向四周發(fā)出無(wú)數(shù)條幾何線，這無(wú)數(shù)條具有方向的幾何線就叫做光線。這樣在幾何光學(xué)中研究光的傳播問(wèn)題，就變成了一個(gè)幾何問(wèn)題、數(shù)學(xué)問(wèn)題，問(wèn)題簡(jiǎn)化多了。 照相機(jī)的工作過(guò)程，概略地說(shuō)是應(yīng)用光學(xué)成像原理，通過(guò)照相鏡頭將被攝物體成像在感光材料上。下面將粗略地介紹攝影光學(xué)成像原理：人類(lèi)對(duì)于光的本性的認(rèn)識(shí)，光線的傳

11、播及透鏡成像原理。 人類(lèi)對(duì)于光的本性的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了漫長(zhǎng)而又曲折的過(guò)程。在整個(gè)18世紀(jì)中，光的微粒流理論在光學(xué)中仍占優(yōu)勢(shì)，人們普遍認(rèn)為光是微小的粒子組成的，從點(diǎn)光源發(fā)出并以直線向四面八方輻射。19世紀(jì)初，以楊氏（Young）和菲涅耳（Fresnel）的著作為代表逐步發(fā)展成今天的波動(dòng)光學(xué)體系。如今對(duì)光的本性認(rèn)識(shí)是：光和實(shí)物一樣，是物質(zhì)的一種，它同時(shí)具有波的性質(zhì)和微粒（量子）的性質(zhì)，但從整體來(lái)說(shuō)，它既不是波，也不是微粒，也不是它們的混合物。 從本質(zhì)上，講光和一般無(wú)線電波并無(wú)區(qū)別，光和電磁波一樣是橫波，即波的振動(dòng)方向與傳播方向垂直。一個(gè)發(fā)光體就是電磁波的發(fā)射源，發(fā)光體發(fā)射的電磁波向周?chē)臻g傳播，和水波波

12、動(dòng)產(chǎn)生的波浪向四周傳播相似。強(qiáng)度最大或最小的兩點(diǎn)距離稱(chēng)為波長(zhǎng)，用表示。傳播一個(gè)波長(zhǎng)所需的時(shí)間稱(chēng)為周期，用T表示，一個(gè)周期就是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)完成一次振動(dòng)所需要的時(shí)間。1秒內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)稱(chēng)為頻率，用表示。經(jīng)過(guò)1s振動(dòng)傳播的距離稱(chēng)為速度，用“v”表示。波長(zhǎng)、頻率、周期和速度之間有如下關(guān)系： v=/T ，=1/T，v= 由此可見(jiàn)，光的波長(zhǎng)與頻率成反比。實(shí)際上光波只占整個(gè)電磁波波段的很小一部分。波長(zhǎng)在400700nm的電磁波能夠?yàn)槿搜鬯杏X(jué)，稱(chēng)為可見(jiàn)光，超過(guò)這個(gè)范圍人眼就感覺(jué)不到了。不同波長(zhǎng)的可見(jiàn)光在我們的眼睛中產(chǎn)生不同的顏色感覺(jué)，按照波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短，光的顏色依次是紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等色。不同波長(zhǎng)的電磁波

13、在真空中具有完全相同的傳播速度，數(shù)值是c=300,000km/s。 光既然是電磁波，研究光的傳播問(wèn)題，應(yīng)該是一個(gè)波動(dòng)傳播問(wèn)題，但是在設(shè)計(jì)照相機(jī)鏡頭及其他光學(xué)儀器時(shí)，并不把光看作是電磁波，而是把光看作是能傳播能量的幾何線，叫做光線。光源A發(fā)光就是向四周發(fā)出無(wú)數(shù)條幾何線，這無(wú)數(shù)條具有方向的幾何線就叫做光線。這樣在幾何光學(xué)中研究光的傳播問(wèn)題，就變成了一個(gè)幾何問(wèn)題、數(shù)學(xué)問(wèn)題，問(wèn)題簡(jiǎn)化多了。 （5）照相鏡頭特性及分類(lèi) 照相鏡頭是照相機(jī)的最重要部件之一，一般由多片正透鏡、負(fù)透鏡、膠合透鏡組，以及固定這些光學(xué)元件的金屬隔卷和鏡筒組合而成。它的作用是把被攝目標(biāo)清晰地成像在感光膠片上。 一、照相鏡頭的光學(xué)特性 照相鏡頭的光學(xué)特性可由三個(gè)參數(shù)來(lái)表示