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摄影名词解释(一):照相机
2013/10/25 10:55:08  现代摄影网   
照相机简称相机,是一种利用光学成像原理形成影像并使用底片记录影像的设备。很多可以记录影像设备都具备照相机的特征。医学成像设备、天文观测设备等等。照相机是用于摄影的光学器械。被摄景物反射出的光线通过照相镜头(摄景物镜)和控制曝光量的快门聚焦后,被摄景物在暗箱内的感光材料上形成潜像,经冲洗处理(即显影、定影)构成永久性的影像,这种技术称为摄影术。
 
 
英文名:camera
 
 
 
照相机发展
 
 
最早的照相机结构十分简单,仅包括暗箱、镜头和感光材料。现代照相机比较复杂,具有镜头、光圈、快门、测距、取景、测光、输片、计数、自拍、对焦、变焦等系统,现代照相机是一种结合光学、精密机械、电子技术和化学等技术的复杂产品。
 
 
 
 
相机解剖图
 
 
历史
 

最早的照相机结构十分简单,仅包括暗箱、镜头和感光材料。1550年,意大利的卡尔达诺将双凸透镜置于原  照相机来的针孔位置上,映像的效果比暗箱更为明亮清晰 。


1558年,意大利的巴尔巴罗又在卡尔达诺的装置上加上光圈,使成像清晰度大为提高;1665年,德国僧侣约翰章设计制作了一种小型的可携带单镜头反光映像暗箱,因为当时没有感光材料,这种暗箱只能用于绘画。


1822年,法国的涅普斯在感光材料上制出了世界上第一张照片,但成像不太清晰,而且需要八个小时的曝光。1826年,他又在涂有感光性沥青的锡基底版上,通过暗箱拍摄了一张照片。

 


1839年,法国的达盖尔制成了第一台实用的银版照相机,它是由两个木箱组成,把一个木箱插入另一个木箱中进行调焦,用镜头盖作为快门,来控制长达三十分钟的曝光时间,能拍摄出清晰的图像。

 


1841年光学家沃哥兰德发明了第一台全金属机身的照相机。该相机安装了世界上第一只由数学计算设计出的、最大相孔径为1:3.4的摄影镜头。

1845年德国人冯-马腾斯发明了世界上第一台可摇摄150?的转机。1849年戴维?布鲁司特发明了立体照相机和双镜头的立体观片镜。

1861年物理学家马克斯威发明了世界上第一张彩色照片。


1860年,英国的萨顿设计出带有可转动的反光镜取景器的原始的单镜头反光照相机;1862年,法国的德特里把两只照相机叠在一起,一只取景,一只照相,构成了双镜头照相机的原始形式;1880年,英国的贝克制成了双镜头的反光照相机。


1866年德国化学家肖特与光学家阿具在蔡司公司发明了钡冕光学玻璃,产生了正光摄影镜头,使摄影镜头的设计制造,得到迅速发展。

随着感光材料的发展,1871年,出现了用溴化银感光材料涂制的干版,1884年,又出现了用硝酸纤维(赛璐  照相机珞)做基片的胶卷。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。

1906年美国人乔治?希拉斯首次使用了闪光灯。1913年德国人奥斯卡?巴纳克研制出了世界上第一台135照相机。


从1839年至1924年这个照相机发展的第一阶段中,同时还出现了一些新颖的钮扣形、手枪形等照相机。


从1925年至1938年为照相机发展的第二阶段。这段时间内,德国的莱兹(莱卡的前身)、禄来、蔡司等公司研制生产出了小体积、铝合金机身等双镜头及单镜头反光照相机。


随着放大技术和微粒胶卷的出现,镜头的质量也相应地提高了。1902年,德国的鲁道夫利用赛得尔于1855年建立的三级像差理论,和1881年阿贝研究成功的高折射率低色散光学玻璃 ,制成了著名的“天塞”镜头,由于各种像差的降低,使得成像质量大为提高。在此基础上,1913年德国的巴纳克设计制作了使用底片上打有小孔的 、35毫米胶卷的小型莱卡照相机-徕卡单镜头旁轴照相机。 

不过这一时期的35毫米照相机均采用不带测距器的透视式光学旁轴取景器。


1931年,德国的康泰克斯照相机已装有运用三角测距原理的双像重合测距器,提高了调焦准确度,并首先采用了铝合金压铸的机身和金属幕帘快门。


1935年,德国出现了埃克萨克图单镜头反光照相机,使调焦和更换镜头更加方便。为了使照相机曝光准确,1938年柯达照相机开始装用硒光电池曝光表。1947年,德国开始生产康泰克斯S型屋脊五棱镜单镜头反光照相机,使取景器的像左右不再颠倒,并将俯视改为平视调焦和取景,使摄影更为方便。


1956年,联邦德国首先制成自动控制曝光量的电眼照相机;1960年以后,照相机开始采用了电子技术,出现了多种自动曝光形式和电子程序快门;1975年以后,照相机的操作开始实现自动化。


在20世纪五十年代以前,日本的照相机生产主要是引进德国技术并加以仿制,如1936年佳能公司按照徕卡相机仿制了L39接口的35mm旁轴相机,尼康是在1948年才仿照康泰克斯制造出了旁轴相机。


PENTAX的前身旭光学工业公司1923年开始生产镜头,随着日本侵路战争的扩大,日本军队对光学仪器的需求急剧增加,尼康、宾得和佳能等日本光学仪器厂都接到了大量的军队订单,为侵华日军生产望远镜、经纬仪、飞机光学瞄准仪、瞄准镜、光学测距机等等军用光学仪器。随着战争的结束,这些军队订单已经不再有,战后军工企业为生存不得不转向民用品的生产,光仪厂商尼康、佳能、宾得都先后开始了照相机生产。

1952年宾得引进德国技术并引入德国“PENTAX”品牌,生产出了“旭光学”的第一部相机。1954年,日本第一部单镜头反光照相机在旭光学-宾得公司制成。1957年作为日本照相机的后起之秀,又制造出了日本的第一部五菱镜光学取景的单反照相机。此后美能达、尼康、玛米亚、佳能、理光等公司争相仿制、改进单反照相机及镜头技术,从而推动了民用照相机技术在日本的发展,世界单反照相机技术重心逐渐由德国转移到了日本。
1960年,宾得推出的PENTAX SP相机问世,开创了照相机TTL自动测光技术。


1971年,宾得公司的SMC镀膜技术申请了专利,并应用SMC技术开发生产出了SMC镜头,使得镜头在色彩还原和亮度以及消除眩光和鬼影两方面都得到极大改善,从而显著提高了镜头品质 。得益于SMC技术,此后宾得镜头的光学素质达到了极大的改善,有多只宾得镜头被职业摄影师们推崇,甚至超越了德国顶级镜头蔡司镜头,成就了宾得相机一时的辉煌。(SMC是英文Super-Multi Coating的缩写,意即超级多层镀膜技术,应用这一技术,使得镜头中镜片间光线的单次反射率能够由5%下降到0.96-0.98%,整只镜头的光透过率高达96%以上。)虽然几乎所有厂商生产的照相机镜头都声称采用了SMC技术,但是实测证明,在这一点上做得最好的,还是宾得镜头。


1969年,CCD芯片作为相机感光材料在美国的阿波罗登月飞船上搭载的照相机中得到应用,为照相感光材料电子化,打下技术基础。


1981年,索尼公司经过多年研究,生产出了世界第一款采用CCD电子传感器做感光材料的摄像机,为电子传感器替代胶片打下基础。紧跟其后,松下、Copal、富士、以及美国、欧洲的一些电子芯片制造商都投入了CCD芯片的技术研发,为数码相机的发展打下技术基础。1987年,采用CMOS芯片做感光材料的相机在卡西欧公司诞生。

 

基本组成

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、象距保持共轭关系。为此,镜头应该能前后移动进行调焦,因此照相机一般都应该具有调焦机构。


 

取景器


为了确定被摄景物的范围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。

 

快门和光圈

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。

 

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,未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。


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”,还是已经高度电子化、自动化、电脑化的照相机,其基本原理都没有多大区别。



工作原理

照相机品种繁多,按用途可分为风光摄影照相机、印刷制版照相机、 文献缩微照相机、显微照相机、水下照相机、航空照相机、高速照相机等;按照相胶片尺寸,可分为110照相机(画面13?17毫米)、126照相机(画面28x28毫米)、135照相机(画面24x18,24x36毫米)、127照相机(画面45x45毫米)、120照相机(包括220照相机,画面60X45,60x60,60x90毫米)、圆盘照相机(画面8.2x10.6毫米);按取景方式分为透视取景照相机、双镜头反光照相机、单镜头反光照相机。

任何一种分类方法都不能包括所有的照相机,对某一照相机又可分为若干类别,例如135照相机按其取景、快门、测光、输片、曝光、闪光灯、调焦、自拍等方式的不同 ,就构成一个复杂的型谱。照相机利用光的直线传播性质和光的折射与反射规律,以光子为载体,把某一瞬间的被摄景物的光信息量,以能量方式经照相镜头传递给感光材料,最终成为可视的影像。照相机的光学成像系统是按照几何光学原理设计的,并通过镜头,把景物影像通过光线的直线传播、折射或反射准确地聚焦在像平面上。摄影时,必须控制合适的曝光量,也就是控制到达感光材料上的合适的光子量。因为银盐感光材料接收光子量的多少有一限定范围,光子量过少形不成潜影核,光子量过多形成过曝,图像又不能分辨。照相机是用光圈改变镜头通光口径大小,来控制单位时间到达感光材料的光子量,同时用改变快门的开闭时间来控制曝光时间的长短。

 

从完成摄影的功能来说,照相机大致要具备成像、曝光和辅助三大结构系统。成像系统包括成像镜头、测距调焦、取景系统、附加透镜、滤光镜、效果镜等;曝光系统包括快门机构、光圈机构、测光系统、闪光系统、自拍机构等;辅助系统包括卷片机构、计数机构、倒片机构等。

 

镜头是用以成像的光学系统,由一系列光学镜片和镜筒所组成,每个镜头都有焦距和相对口径两个特征数据;取景器是用来选取景物和构图的装置,通过取景器看到的景物,凡能落在画面框内的部分,均能拍摄在胶片上 ;测距器可以测量出景物的距离,它常与取景器组合在一起,通过连动机构可将测距和镜头调焦联系起来,在测距的同时完成调焦。

光学透视或单镜头反光式取景测距器都须手动操作,并用肉眼判断。此外还有光电测距、声纳测距、红外线测距等方法,可免除手动操作,又能避免肉眼判断带来的误差,以实现自动测距。


快门是控制曝光量的主要部件,最常见的快门有镜头快门和焦平面快门两类。镜头快门是  由一组式两种,机械式自拍机构是一种齿轮传动的延时机构,一般可延时8~12秒 ;电子式自拍机构利用一个电子延时线路控制快门释放。很薄的金属叶片组成,在主弹簧的作用下,连杆和拨圈的动作使叶片迅速地开启和关闭 ;焦平面快门是由两组部分重叠的帘幕(前帘和后帘)构成,装在焦平面前方附近。两帘幕按先后次序启动,以便形成一个缝隙。缝隙在胶片前方扫过,以实现曝光。


光圈又叫光阑,是限制光束通过的机构,装在镜头中间或后方。光圈能改变光路口径,并与快门一起控制曝光量。常见的光圈有连续可变式和非连续可变式两种。


 

自拍机构是在摄影过程中起延时作用,以供摄影者自拍的装置。使用自拍机构时,首先释放延时器,经延时后再自动释放快门。自拍机构有机械式和电子式两种,机械式自拍机构是一种齿轮传动的延时机构,一般可延时8~12秒 ;电子式自拍机构利用一个电子延时线路控制快门释放。

 

结构和元件

 

 

通常,照相机主要元件包括:成像元件、暗室、成像介质与成像控制结构。
 
成像元件可以进行成像。通常是由光学玻璃制成的透镜组,称之为镜头。小孔、电磁线圈等在特定的设备上都起到了“镜头”的作用。
 
成像介质则负责捕捉和记录影像。包括底片、CCD、CMOS等。
 
暗室为镜头与成像介质之间提供一个连接并保护成像介质不受干扰。
 
控制结构可以改变成像或记录影像的方式以影像最终的成像效果。光圈、快门、聚焦控制等。
 
 
 
成像过程
 
 
传统相机成像
 
1.镜头把景物影象聚焦在胶片上
2、片上的感光剂随光发生变化
3.片上受光后变化了的感光剂经显影液显影和定影形成和景物相反或色彩互补的影象


数码相机成像


1.经过镜头光聚焦在CCD或CMOS上
2.CCD或CMOS将光转换成电信号
3.经处理器加工,记录在相机的内存上
4.通过电脑处理和显示器的电光转换,或经打印机打印便形成影象。具体过程:对胶片相机而言,景物的反射光线经过镜头的会聚,在胶片上形成潜应影,这个潜影是光和胶片上的乳剂产生化学反应的结果。再经过显影和定影处理就形成了影像。


数码相机是通过光学系统将影像聚焦在成像元件CCD/ CMOS 上,通过A/D转换器将每个像素上光电信号转变成数码信号,再经DSP处理成数码图像,存储到存储介质当中。


光线从镜头进入相机,CCD进行滤色、感光(光电转化),按照一定的排列方式将拍摄物体“分解”成了一个一个的像素点,这些像素点以模拟图像信号的形式转移到“模数转换器”上,转换成数字信号,传送到图像处理器上,处理成真正的图像,之后压缩存储到存储介质中。

 

分类划分

1、照相机根据其成像介质的不同
 
可以分为胶片相机与数码照相机以及宝丽来相机。胶片相机主要是指通过镜头成像并应用胶片记录影像的设备。而数码照相机则是应用半导体光电耦合器件和数字存储方法记录影像的摄影设备,有使用方便,照片传输方便,保存方便等特点。宝丽来相机又称一次成像相机,是将影象直接感光在特种像纸上,可在一分钟内看到照片,合适留念照等。
 
 2.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、大幅照相机、APS相机、微型相机等。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。
 
3.按照相机的外型和结构
 
可分为平视取景照相机(VIEWFINDER)和单镜头反光照相机(单反相机)。此外还有折叠式照相机、双镜头反光相机、平视测距器相机(RANGFINDER)、转机、座机等等。
 
4.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。
 
 
5.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,如专业相机和消费类相机(傻瓜相机)、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。

 

 

  

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