取景器的功能及分类.doc

取景器的功能及分类人们在摄影时，为了选取被摄景物的范围就要取景照相机上用来显示相当于照相胶片成象范围的观察装置就称做取景器它是一个简单的光学系统，用它来确定拍摄范围和进行画面布局 现代照相机的取景器往往还包含有： (1)调焦、测距系统 (2)能显示摄影时所必要的信息，如快门速度；光圈、曝光是否合适的预示信号；闪光灯充电信号等 (3)配置能控制曝光的测光系统 一个好的照相机取景器在目视观察时，其视场轮廓与影象应清晰、明亮；影象应为大小适当的正象；没有空间视差和时间视差；没有光晕、重影和幻影；尤其应该消除畸变；能正确地调焦、测距；能判断胶片的景深范围；能向观察者提供摄影时必要的信息等 取景器的结构型式很多，分类方法也各不相同按照取景光轴与摄影光轴是否重合，可分为同轴式取景器和旁轴式取景器；按照所成象的虚实，可分为实象式取景器和虚象式取景器；按照实际结构，可分为框式取景器、牛顿式取景器、逆伽利略取景器、开普勒取景器、阿尔巴达取景器等 目前市场上的35mm照相机的取景器大多采用旁轴平视式和单镜头反光取景同轴式两种形式焦平面快门安装在紧靠照相机胶片前的位置上，即在照相镜头的视场光阑附近。

焦平面快门有两组起遮光作用的前帘和后帘快门上弦时，前后帘有一部分相互重叠在胶片前通过，不会使胶片曝光快门释放时，前后帘之间形成一定的缝隙，此缝隙以一定的速度在胶片前面走过，使胶片逐次进行曝光缝隙的宽窄可以调节，以实现不同的曝光时间 一、焦平面快门的结构形式 按运动方向分，有横走式和纵走式两种；按幕帘的材料分，有幕帘式和钢片式两种横走式焦平面快门，其前帘和后帘在胶片36mm方向作左右运动，快门前帘和后帘通常采用已喷涂过橡胶的具有遮光特性的合成纤维或绢丝织物制成（只有极少数横走式焦平面快门采用薄金属片制作前帘和后帘），通常称为幕帘快门纵走式焦平面快门，其前帘和后帘在胶片24mm方向作上下运动，以前大多用平板状钢片制作，近几年又逐步改用塑料薄片制作，通常称为钢片快门图1-4-6为钢片快门的大致构造 1、幕帘快门 幕帘快门通俗也称为卷筒型快门基本型式有莱卡型的三轴式和爱克赛太型的四轴式（德国名牌机）图1-4-7和图1-4-8分别表示它们的大致构造在镜头互换、测距连动式照相机全盛时期，大部分照相机采用三轴式相反，单镜头反光照相机一般使用四轴式 三轮式结构简单，前幕帘筒和后幕帘筒共轴，前幕帘筒轴还兼快门速度调节轴的功能。

由于调节轴必须进行有关快门动作的全部控制，所以旋转范围要控制在一圈以内因此，前幕帘筒、后幕帘筒的直径在上述旋转角情况下旋转周长必须超过幕帘的行程 四轮式幕帘快门将前、后幕帘筒分为两个轴，通过齿轮减小旋转角并设定调速轴作为快门这一单独部件，三轴式零件少，利用率高但从提高幕帘速度出发，采用四轴式有利这也不是绝对的，若把实际惯性矩、主动弹簧轴以及零件数、轴承摩擦等综合考虑的话，可以说性能价值比还是三轴式好国外美能达照相机和雅西卡/康太克斯RTS照相机均采用这种快门 2、钢片块门 早期纵走式快门，幕帘采用细小金属片钩组成卷帘结构由于结构复杂、工艺性差、成本高，已逐渐淘汰60年代开始采用钢片型式，它用几片金属片和操作杆组成两组平行四边形四连杆机构，并可形成一定的运动狭缝，这种快门通常就叫钢片快门 下面再来分析一下钢片快门的特点： （l）钢片快门机构是一个完整的组件，可以进行专业化生产，有利于提高质量，降低成本 （2）钢片快门叶片由于采用高碳钢材和可靠的耐高、低温的塑料带，具有耐久、耐热、耐寒等性能 （3）叶片的运动速度快（走完24mm约6.5～8ms），在高速度档时缝隙宽度较大（1/1000s时，缝隙宽度约为3～3.5mm），所以曝光时间稳定，曝光的不均匀性小。

（4）由于叶片是上下运动的，在1/125s档时，叶片已全开画幅，所以X闪光同步可达到1/100s或1/125s （5）在单镜头反光照相机上应用时，可以方便地与反光镜快速返回机构联动 （6）可内藏自拍机（机械型钢片快门） （7）MFC和MFE系列快门将纯机械控制的钢片快门发展为电子控制方式后，去除了机械慢门和自拍，由继电器控制后帘释放时间和前、后帘释放时间，实现钢片快门的电子自拍和实现钢片快门自动曝光控制 （8）有利于小型化 钢片快门还有一个突出的优点是有效曝光时间可以更短，现已达1/4000s、1/8000s和1/12000s并可以单独进行专业生产，这个优点是布帘快门所望尘莫及的 缺点是：动量和冲击较大，使得照相机拍摄时声音大、抖动量大 二、焦平面快门的工作特性 焦平面快门通常装在紧靠照相机胶片前面，一般由两个幕帘组成快门上弦时，前、后帘有一部分互相重叠不漏光由一端拉向另一端，这时与前、后帘相连接的开放和关闭动力弹簧同时被上紧，储藏能量当快门打开时，前帘首先开始开启运动，而后帘仍被钩住根据所选的快门曝光时间，使前、后帘之间形成该曝光时间所需的合适的缝隙c，缝隙c以一定速度在胶片前面通过，使胶片逐步曝光。

动作结束后，前、后帘互相叠合，准备下一次上弦再曝光焦平面快门的曝 焦平面快门的曝光时间由前、后帘间缝隙c的宽度和帘速v所决定，改变这两个参数就可以改变快门的曝光时间现在都采用改变缝隙c来得到不同的曝光时间，改变帘速将引起结构复杂，动作可靠性差，已不采用增大缝隙c使曝光时间延长，可提高光学有效系数，这对提高快门的工作性能是有利的 由于幕帘运动是以弹簧作为原动力来驱动的，它的速度值按照抛物线规律而变化运动开始时速度较慢，以二次方规律增加为使整个画面能得到均匀一致的曝光量，在结构设计上使缝隙的实际宽度，在经过象面开始端时狭些，随着移动缝隙逐渐变宽，使画面各点曝光量趋向一致 焦平面快门是使胶片逐段曝光的现分析画面上的任意一点的曝光情况，当使用镜头某一档光圈值时，任一点P从曝光开始到曝光结束的时间，即为焦平面快门的全曝光时间t1它是由通过P点的缝隙速度和宽度，以及胶片平面到缝隙平面的平均距离所决定的如图1-4-9所示任意点P的全曝光时间由下式表示： t1=(c+D')/v 因为 D':D=d:f' 所以 t1=(c+Dd/f')/v式中：c——焦平面快门的缝隙； d——快门运动平面与象平面的平均距离； D/f'——物镜的相对孔径； v ——P点位置幕帘缝隙的运动速度，也就是前、后帘运动的平均速度； D'——物镜某光圈值时，投影光束在幕帘平面上的投影光束截面直径。

焦平面快门的曝光过程见图1-4-10在前帘运动到光束D'的a点时，P点开始曝光，直到后帘运动到光束D'的e点时，P点才结束曝光，所以P点上全曝光的时间t1将以C＋D'计算从图1-4-10中的（l）可以看出，当前帘运动到a点时，胶片P点开始曝光，但光束不能充分利用，存在光能量的损失，直到前幕帘到e点，而且缝隙c大于D'时，光束才能被充分利用，如图1-4-10中的（3）所示后帘运动过a点，开始逐渐遮挡光束，如图1-4-10中的（4），直到到达e点时，P点曝光结束，如图1-4-10中的（6）所示 这种通光量的损失与镜头快门一样，可以光学有效系数来表达设有一个理想快门，其幕帘安装在胶片平面上，即d=0，其画面上任一点的曝光时间(即为实际快门的有效曝光时间) te=c/v 照相机行业规定取焦平面快门画面中央一点的有效曝光时间称为焦平面快门的曝光时间T，即T=c/v 焦平面快门的有效曝光时间与镜头快门不同之处是与镜头的F值无关 同镜头快门一样的是把焦平面快门的有效曝光时间与全曝光时间之比称为焦平面快门的光学有效系数η，则 η=(te/t1)*100%=(c/(c+Dd/f))*100%=(1/(1+d/Fc))*100% 程序快门单镜头反光照相机中的程序快门是焦平面快门型式，结构上与自动曝光控制的电子幕帘和电子钢片快门相同。

镜头上的光圈部分，可根据程序特性进行自动调节控制光圈与速度的变化同时由CPU根据设计程序进行联动控制 一、单色象差 如果镜头只对单色光成象，那么共有五种性质不同的象差．它们是影响成象清晰度的球差、彗差、象散、场曲，以及影响物象相似程度的畸变 1、球差 由光轴上某一物点向镜头发出的单一波长的光线成象后，由于透镜球面上各点的聚光能力不同，它不再会聚到象方的同一点，而是形成一个以光轴为中心的对称的弥散斑，这种象差称为球差，如图1-2-10所示 球差的大小与物点位置和成象光束的孔径角大小有关当物点位置确定后，孔径角越小所产生的球差也就越小随着孔径角的增大，球差的增大与孔径角的高次方成正比在照相镜头中，光圈数增加一档（光孔缩小一档），球差就缩小一半因此在拍摄时，只要光线强度允许，就应该使用较小的光圈拍照，以便减小球差的影响 2、彗差 光轴外的某一物点向镜头发出一束平行光线，经光学系统后，在象平面上会形成不对称的弥散光斑，这种弥散光斑的形状呈彗星形，即由中心到边缘拖着一个由细到粗的尾巴，其首端明亮、清晰，尾端宽大、暗淡、模糊这种轴外光束引起的象差称为彗差，彗差的大小是以它所形成的弥散光斑的不对称程度来表示。

彗差的大小既与孔径有关，也与视场有关在拍摄时与球差一样，可采取适当收小光孔的办法来减少彗差对成象的影响 摄影界一般将球差和彗差所引起的模糊现象称为光晕在绝大多数情况下，轴外点的光晕比轴上点要大由于轴外象差的存在，我们对于轴外象点的要求不应该比轴上点高，至多一致，即两者具有相同的成象缺陷，此时我们称等晕成象随着相对孔径的增大，球差和彗差的校正将更加困难，放在使用大孔径镜头时，应事先了解镜头的性能，注意到那档光圈渐晕最小，在可能情况下，应尽量缩小光孔，以提高成象质量 3、象散 象散也是一种轴外象基，与彗差不同，它是描述无限细光束成象缺陷的一种象差，仅与视场有关由于轴外光束的不对称性，使得轴外点的子午细光束的会聚点与弧矢细光束的会聚点各处于不同的位置，与这种现象相应的象差，称为象散子午细光束的会聚点与孤矢细光束的会聚点之间距离在光轴上的投影大小，就是象散的数值如图l-2-12所示 由于象散的存在，使得轴外视场的象质显著下降，即使光圈开得很小，在子午和弧矢方向均无法同时获得非常清晰的影象象散的大小仅与视场角有关，而与孔径大小无关因此，在广角镜头中象散就比较明显，在拍摄时应尽量使被摄体处于画面的中心。

4、场曲 当垂直于光轴的物平面经光学系统后不成象在同一象平面内，而在一以光轴为对称的弯曲表面上，这种成象缺陷称为场曲场曲也是与孔径无关的一种象差由于象散的存在，子午细光束所形成的弯曲象面与弧矢细光束所形成的弯曲象面往往不重合，它们分别称为子午场曲Xt'和弧矢场曲Xs' 用存在场曲的镜头拍照时，当调焦至画面中央处影象清晰，画面四周影象就模糊；而当调焦至画面四周影象清晰时，画面中央处的影象又开始模糊，无法在平直的象平面上获得中心与四周都清晰的象因此在某些专用照相机中，故意将底片处于弧形位置，以减少场曲的影响因为广角镜头的场曲总是比一般镜头大，因此在拍团体照时将被摄体作。