数码相机构造.doc

照相机构造原理(1) 一一照相术与照相机的形成摄影，不仅被广泛地应用于国民经济中的各个领域，而且已经成为广大人民现代文明生活中的不可缺少的 重要组成部分现代照相术的起源最早可迫溯到墨子(公兀前468〜376年)在《墨经》一书中提到的小孔成象原理，以 及元代赵友钦的针孔成象匣在欧洲，16世纪著名画家达芬奇便发现：在一个房间的窗板上戳上一个小孔, 然后关上所有的门窗，使房间变得一片黑暗，这时便可看到窗外的景色透过小孔，消晰地倒映在室内的墙 壁上这就是物理学上的“小孔成象”原理后来其他画家把白纸挂在墙壁上，照着倒映着的线条复描,当 画家移动挂在墙壁上的白纸与小孔的距离，便可将倒映在白纸上的图象放大或缩小，解决了当时复描图画 技术上的一大难题17世纪末到18世纪初，随着玻璃工业的发展，人们制成了平板玻璃、玻璃透镜有人利用暗室小孔成象 的原理制成一个暗箱，箱上装了一块凸透镜以代替小孔，箱子的另一头装了一块磨毛了的平板玻璃凸透 镜把投射进来的光线聚焦，人们用画笔在那平板玻璃上描画下各种大自然的景色这暗箱，就是最原始的 照相机光学家为改善象质，在透镜上不断地做文章，就形成了一系列照相镜头，这就是现代人所称的照 相物镜。

机械设计师不断完善和改造那个笨重的木头暗箱，这就是现代摄影者所称的照相机机身但是用 画笔来摘下倒映在玻璃上的景色，毕竟太麻烦了，这就需要发明一种能够感光的“照相纸% 1813年法国的 涅普斯发现了一种地沥青受晒后会变色，具有一定的感光性能，便使用它作为感光剂具体方法是：把地 沥青溶于薄荷油中制成溶液，然后涂在金属板面上；曝光后浸在煤油中，使薄荷油溶于煤油，于是在金属 板E便显出影象来了不过得到的影象仍然是十分模糊的后来，法国画家达盖尔与汉普斯共同进行研究 直到1839年在达盖尔解决了显影、定影等技术难关后，世界上才公认从那时起发明了照相术那时的“胶片”便是碘化银感光板，感光性能实在太差了，加之照相机用的多是用一二块透镜组成的长焦距 镜头造成进入暗箱的光线很弱，因此拍摄一幅照片需很长时间，形成的影象也太模糊人们决心进一步 提高感光板对光的敏感程度，即感光度o 1871年发明的漠化银明胶干版法是采用明胶代替硝棉胶，用漠化 银代替碘化银，涂在玻璃片上，制成干版这样感光度可大大提高，曝光时间缩短为几分之一秒、凡十分 之一•秒，乃至更短的时间为了适应感光底板感光度的迅速报高，控制曝光时间的氏短，人们在照相机中装上了快门。

这样人们使能 拍摄到飞鸟、奔马之:类的快速运动物的照片当有了镜头、快门、胶片、机身等一系列主要部件后，一个 现代照相机的雏形随着照相术的发展就初步完善了2) 一一照相机的基本组成一、 镜头镜头使景物成倒象聚焦在胶片上为使不同位置的被摄物体成象清晰，除镜头本身需要校正好象差外，还 应使物距、象距保持共弛关系为此，镜头应该能前后移动进行调焦，因此较好的照相机一般都应该具有 调焦机构二、 取景器 为J确定被摄景物的范困和便于进行拍摄构图，照相机都应装有取景器现代照相机的取景器还带有测距、 对焦功能三、控制曝光的机构——快门和光圈为了适应亮暗不同的拍摄对象，以期在胶片上获得正确的感光量，必须控制曝光时间的长短和进入镜头光 线的强弱于是照相机必须设置快门以控制曝光时间的长短，并设置光圈通过光孔大小的调节来控制光量四、 输片计数机构为了准备第二次拍摄，曝光后的胶片需要拉走,本曝光的胶片要拉过来，因此现代照相机需要有输片机构 为了指示胶片已拍摄的张数，就需要有计数机构五、 机身它既是照相机的暗箱，又是照相机各组成部分的结合体可用框图表示照相机的最基本组成部分其实,就照相机这个基本功能而言，无论是早期的“银版照相机”，还是今日己经高度电子化、自动化、电 脑化的照相机，其基本原理都没有多大区别。

3) 一一照相机的分类(1) 按照相机使用的胶片和画幅尺寸可分为35mm照相机(常称135照相机)、120照相机、110照相机、126照相机、中幅照相机和大幅照相 机等135照相机使用35mm胶片，其所拍摄的标准画幅为24mm X 36mm, 一般每个胶卷可拍照36张 或24张2) 按照相机的外型和结构可-分为平视取景照相机和单镜头反光照相机此外还有双镜头反光照相机、折叠式照相机、转机、座机等 等3) 按照相机的快门形式可分为镜头快门照相机(又称中心快门照相机)、焦平面快门照相机、程序快门照相机等4) 按照相机具有的功能和技术特性可分为自动调焦照相机，电测光手控曝光照相机，电测光自动曝光照相机等此外还有快门优先式、光圈 优先式、程序控制式、双优先式、电动卷片(自动卷片、倒片)照相机，自动对焦(AF)照相机，日期后背照相 机，内装闪光灯照相机等有时也可按照相机的用途来分，如一步成象照相机，立体照相机；有时也可按镜头的特性分为变焦或双焦 点照相机实际上一架现代照相机往往具有多方面的特征，因此应以综合性的方式来定义4) 一一摄影光学基础照相机的工作过程，概略地说是应用光学成像原理，通过照相镜头将被摄物体成像在感光材料上。

下面将 粗略地介绍摄影光学成像原理：人类对于光的本性的认识，光线的传播及透镜成像原理人类对于光的本性的认识经历了漫长而又Illi折的过程在整个18世纪中，光的微粒流理论在光学中仍占优 势，人们普遍认为光是微小的粒子组成的，从点光源发出并以直线向四面八方辐射o 19世纪初，以杨氏 (Young)和菲涅耳(Fresnel)的著作为代表逐步发展成今天的波动光学体系如今对光的本性认识是： 光和实物一样，是物质的一种，它同时具有波的性质和微粒(量子)的性质，但从整体来说，它既不是波, 也不是微粒，也不是它们的混合物从本质上，讲光和一般无线电波并无区别，光和电磁波一样是横波，即波的振动方向与传播方向垂直一 个发光体就是电磁波的发射源，发光体发射的电磁波向周围空间传播，和水波波动产生的波浪向四周传播 相似强度最大或最小的两点距离称为波长，用入表示传播一个波长所需的时间称为周期，用T表示， 一个周期就是一个质点完成一次振动所需要的时间1秒内振动的次数称为频率，用v表示经过1s振动 传播的距离称为速度，用W”表示波长、频率、周期和速度之间有如下关系：v=A/T , v=1/T, v=Av山此可见，光的波长与频率成反比。

实际上光波只占整个电磁波波段的很小一•部分波长在400〜700nm 的电磁波能够为人眼所感觉，称为可见光，超过这个范围人眼就感觉不到了不同波长的可见光在我们的 眼睛中产生不同的颜色感觉，按照波长山长到短，光的颜色依次是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色不 同波长的电磁波在真空中具有完全相同的传播速度，数值是c=300,000km/So光既然是电磁波，研究光的传播问题，应该是…个波动传播问题，但是在设计照相机镜头及其他光学仪器 时，并不把光看作是电磁波，而是把光看作是能传播能量的几何线，叫做光线光源A发光就是向四周发 出无数条几何线，这无数条具有方向的几何线就叫做光线这样在几何光学中研究光的传播问题，就变成 了一个几何问题、数学问题，问题简化多了照相机的工作过程，概略地说是应用光学成像原理，通过照相镜头将被摄物体成像在感光材料上下面将 粗略地介绍摄影光学成像原理：人类对于光的本性的认识，光线的传播及透镜成像原理人类对于光的本性的认识经历了漫长而又Illi折的过程在整个18世纪中，光的微粒流理论在光学中仍占优 势，人们普遍认为光是微小的粒子组成的，从点光源发出并以直线向四面八方辐射o 19世纪初，以杨氏 (Young)和菲涅耳(Fresnel)的著作为代表逐步发展成今天的波动光学体系。

如今对光的本性认识是： 光和实物一样，是物质的一种，它同时具有波的性质和微粒(量子)的性质，但从整体来说，它既不是波, 也不是微粒，也不是它们的混合物从本质上，讲光和一般无线电波并无区别，光和电磁波一样是横波，即波的振动方向与传播方向垂直一 个发光体就是电磁波的发射源，发光体发射的电磁波向周困空间传播，和水波波动产生的波浪向四周传播 相似强度最大或最小的两点距离称为波长，用入表示传播一个波长所需的时间称为周期，用T表示， 一个周期就是一个质点完成一次振动所需要的时间1秒内振动的次数称为频率，用v表示经过1s振动 传播的距离称为速度，用V表示波长、频率、周期和速度之间有如下关系：v=A/T , v=1/T, v=Av山此可见，光的波长与频率成反比实际上光波只占整个电磁波波段的很小一-部分波长在400〜700nm 的电磁波能够为人眼所感觉，称为可见光，超过这个范围人眼就感觉不到了不同波长的可见光在我们的 眼睛中产生不同的颜色感觉，按照波长山长到短，光的颜色依次是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色不 同波长的电磁波在真空中具有完全相同的传播速度，数值是c=300,000km/So 光既然是电磁波，研究光的传播问题，应该是••个波动传播问题，但是在设计照相机镜头及其他光学仪器 时，并不把光看作是电磁波，而是把光看作是能传播能量的几何线，叫做光线。

光源A发光就是向四周发 出无数条几何线，这无数条具有方向的几何线就叫做光线这样在几何光学中研究光的传播问题，就变成 了一个几何问题、数学问题，问题简化多了5） 一一照相镜头特性及分类照相镜头是照相机的最重要部件之一，-•般山多片正透镜、负透镜、胶合透镜组,以及固定这些光学元件 的金属隔卷和镜筒组合而成它的作用是把被摄目标清晰地成像在感光胶片上一、 照相镜头的光学特性照相镜头的光学特性可山三个参数来表示，即照相镜头的焦距f、相对孔径D/f和视场角2w 其实就135 照相机而言，其标准画幅已确定为24mm X 36mm,则其对角线长度为2r）=43.266照相机镜头的焦距f 和视场角3之间存在着以下关系：tg（jo=r|/f式中：2q——i伽幅的对角线长度；f—镜头的焦距照相机镜头的另一个最重要的光学特征指标是相对孔径它表示镜头通过光线的能力，用D/f表示它定 义为镜头的光孔直径（也称入瞳直径）D与镜头焦距f之比（图1 -2-9）o例如有个照相机镜头的最大光孔直 径是25mm,焦距是50mm,那么这个照相机镜头最大相对孔径就是1/2相对孔径的倒数称为镜头的光 圈系数或光圈数，又称F数，即F=f/D.在照相机的镜头上都应标有光圈数。

国家标准按照光通量的大小规定了各级光圈数的排列次序是0.7, I, 1.4, 2, 2.8, 4, 5.6, 8, 11, 16, 22...但国家标准允许镜头的最大相对孔径标记可以不符合标准系列中 的数字当焦距f固定时，F数与入瞳直径D成反比山于通光面积与D的平方成正比，通光面积越大则 镜头所能通过的光通量越大因此当光圈数在最小数时，光孔最大，光通量也最大随着光圈数的加大， 光孔变小，光通量也随之减少光圈每差一级（其数值比都是1.414）,其光通量就相差一倍，如果不考虑 各种镜头透过率差异的影响，不管是多长焦距的镜头，也不管镜头的光孔直径有多大，只要光固数值相同， 它们的光通量都是一样的对照相机镜头而言,F数是个特别重要的参数，F数越小，镜头的适用范围越 广二、 照相镜头的分类照相镜头的分类方法很多，但通常按F述的方法来分类：（I）按镜头的焦距或视场角来分类，把镜头分成:标准镜头,短焦（广角）镜头，长焦（望远）镜头三类一般照相机出售时，大都配置有标准镜头标准镜头的焦距和底片画幅的对角线长度基本相等其视场角 虽仍有大小差别（一般在45之间），但大都接近人眼的视角因此用标准镜头拍摄的照片，其画面 景物的透视关系比较符合人们的视觉习惯。

山于标准镜头的焦距、视场角、拍摄范围、景深，以及在相同 拍。