数码相机入门成像原理关键词

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1、成像原理关键词·上作者：刘恩惠    想要拍好照片，先要了解手中的武器；而要了解相机，知晓其基本工作原理是很有必要的。为此我们总结了与数码相机成像原理有关的几大关键词，以期为大家做一番系统而全面地介绍。数码相机虽是电子时代的产物，就成像原理而言，它却与自己的“祖辈”并无本质区别。所以我们要先花点时间来了解一些与照相技术有关的光学常识；其实应该是一同来“复习、回顾”——在学生时代我们或多或少都应该接触过这些基本概念。●关键词之一：小孔成像  数码相机在基本成像原理上，与传统的胶片相机乃至相机的老祖宗均属“同宗同源”——它们所遵循的都是“小孔成像”原理。我们知道，光在同一均匀介质中、不受引

2、力作用干扰的情况下，沿直线传播；因此它在遇到阻隔物上的孔洞时会穿过它，并能在孔后一定距离内的对应平面上投射出一个倒立的实影；只要投影面周围的环境足够暗，影像就能被人眼所观看到。相信学生时代，大家都曾在自然常识课上做过“小孔成像”的试验，老师也肯定提到过这一原理与照相机之间密不可分的关联；如果你没有印象，那么当年教过你的老师肯定会很伤心……下载(18.57KB)2010-3-2512:44小孔成像示意图  照相技术的发明者正是利用光的这一的特性与传递原理，以光子为载体，把某一瞬间被摄景物的光信息以能量方式通过设在相机上“孔洞”传递给后方的感光材料。简单地说，照相机的基本工作原理就是——将

3、景物影像通过光线的各种传播特性准确地聚焦在具有感光能力的成像平面上，通过各种辅助手段控制光线的流量，从而获得符合用户要求的影像画面，最后通过不同的手段保存下来。在照相机上，“小孔成像”原理中的“小孔”就是大家一定不会感到陌生的“镜头”（其实更精确的描述应该是镜头内的光圈孔），而镜头后方的感光体（感光材料）便是“投影面”。在照相机被发明之前，人们就已经开始利用“小孔成像”原理制造各类光学成像装置，这种装置被称为“Cameraobscura（暗箱）”。19世纪上半叶，人们终于找到了固定保存暗箱中投影面上光学图像的方法与介质，照相机工业由此发端，因此Cameraobscura被认为是照相机的

4、祖先；而“Camera”则成了照相机的英文名称。下载(31.06KB)2010-3-2512:44Cameraobscura暗箱暗箱使用示意图●关键词之二：镜头    “小孔成像”只能简单地“留影”，却无法便捷地控制成像大小与清晰度，这个问题可以通过使用可改变光线聚散的“透镜”来解决。为了获取清晰的成像，早在16世纪欧洲人设计的暗箱上就已经采用了透镜，照相机沿用了这一设计并将其发扬光大。所以准确地说，照相机所遵循的是——以“小孔成像”为基础的“透镜成像”原理。下载(52.89KB)2010-3-2512:51透镜  相机上安装这类透镜的部分就是我们所说的“镜头”。随着技术的发展，人们发

5、现改变被摄物体或景象的大小范围与清晰度，可通过在镜头中使用、组合不同规格的透镜并调节其位置来实现，因此镜头结构逐渐变得复杂起来。如今的照相机镜头一般都内含由好几片透镜组合而成的“复合镜组”，其中一部分用来控制成像范围（视角）与清晰范围，另一部分则是为了提高成像效果、减少几何变形而特别加入的；当然很多时候镜片组合的功效是相辅相成、兼顾功能与性能的。下载(34.11KB)2010-3-2512:51镜头剖面示意图下载(85.54KB)2010-3-2512:51镜头实体剖面图  镜头按视角被分为很多种类，各有用途不同；而价位不一的镜头其成像效果往往存在差距，这是由于镜片档次、镀膜水平等多方

6、面因素所导致的。对于这些，我们今后会有专文进行详细介绍。下载(58.36KB)2010-3-2512:51形形色色的镜头●关键词之三：焦距    焦距是光学系统中衡量光聚集或发散的度量方式，指从透镜的光心到光聚集之焦点的距离。置于照相机系统中时，焦距便是指从镜头透镜中心到成像平面（也就是感光材料）的距离，标准的衡量单位是“mm（毫米）”。或许有朋友要因此产生疑惑——前面谈到现在的镜头都是由数个镜片组成，那么上述概念中的“透镜中心”究竟是指其中哪块呢？事实上，无论镜片数量多寡，我们都可以将镜头的整个透镜组视为一个虚拟整体，而所谓的“透镜中心”就是这个虚拟整体的主平面中心。对于某些镜头而言

7、，出于各种各样的原因会采用特殊的构造设计，在光路变化方面较为复杂，但核心原理上大同小异，都是利用透镜的光线聚散效应。下载(45.23KB)2010-3-2513:00镜头型号上的焦距范围标示与镜头上的焦距刻度下载(53.87KB)2010-3-2513:00不同焦距、不同感光面积下的视野范围示意图  对于新手而言，焦距的作用通过文字来叙述显然不够直观，因此我们制作了上面这张简陋的模拟示意图。通过上图不难发现——焦距所能决定的是镜头的视野范围（视