照相机的原理

照相机原理2010-08-1810:553:56光圈，又称孔径光圈，是镜头中重要的机械装置。其作用是通过改变光学镜头的有效口径，控制光线通过镜头的能力，从而准确曝光感光元件和感光膜，控制景深，调整镜头的成像质量。光圈位于镜头内部，通常由几个可移动的金属叶片组成，称为光圈叶片，可以进行无级调节。节流机构可以由机械、电气、电磁装置驱动，也可以手动调整。由于光圈位置因镜头而异，所以焦距不同，入瞳直径也不同。如果用光圈表现镜头的透光能力，就无法比较不同的镜头。通过采用“相对光圈”的概念，实际拍摄中的曝光计算变得容易，能够以统一的基准测量不同镜头的光圈的实际效果。相对光圈=[镜头焦距]/[入瞳直径]=f/d通常，表示相对光圈的方法是在相对光圈之前添加[f/]或f，例如f/f/f/8等。f/f后面的值越小，光的透过率越大；数字越大，光的透过率越小。由于这种标准化的方式，对于不同的镜头，如果快门速度不变，则只要f值相同，曝光就相同。快门是照相机中用于控制感光元件和胶卷曝光的机械装置。百叶窗由金属、纺织品或其他合成材料制成。快门的打开时间由机械或电子机构控制，由机械能或电能驱动。根据照相机的类型，快门可以分为镜像快门和焦平面快门。镜间快门也称为后视镜快门和光圈一体化快门，主要用于便携式照相机和120镜头。焦平面快门也称为窗帘式快门，主要用于单反相机。根据驱动方式的不同，分为电子快门和机械快门。电子快门通过用电路控制快门线圈磁铁来控制快门的打开时间。齿轮和联锁部件大多由塑料制成。现在大部分数码相机和AF光学相机都是电子快门。机械快门控制快门由齿轮驱动器打开的时间。连杆和齿轮多由铜和铁制成。过去，手动照相机基本上使用机械快门。前者容易被风沙破坏，后者也有可能被风沙侵害，但是容易打扫。快门是这样工作的。为了保护照相机内的感光元件和胶卷免受曝光，快门总是关闭的。设定快门速度后，只要按下照相机的快门释放按钮，照相机就会在通过镜头的光在快门开闭时间内正确曝光照相机内的感光元件和胶卷。单反照相机的取景器一般为五棱镜取景器。(有些低端的数码单反相机使用五面镜。其作用是校正对焦屏幕上左右相反的图像，使通过取景器看到的图像与直接看到的被摄体的方位完全一致。这个取景器没有视差。取景器和摄影者共用一个镜头，所以取景器更准确。通过五棱镜的图像被传送到取景器目镜。通过五棱镜的光路示意图如下图所示。单反相机有两个主要特征。首先，他们可以更换不同规格的镜头，但可以通过拍摄镜头看到。大多数具有相同卡口的传统相机镜头也可以用于数字单反相机。数码单反相机比普通家用数码相机贵，单反相机适合专业人士和摄影师。大部分单反相机的机身和镜头另售。单反相机，也称为单反相机，简称“SLR”(单反)，但数字单反相机称为“DSLR”。在该系统中，反射镜和五棱镜的独特设计使摄影师可以从取景器通过镜头直接观察图像。从单反相机的构图可以看出，光通过镜头到达反射镜后，折射到上面的对焦屏，成为一个

拍摄时，按下快门按钮后，反射板会弹出，同时胶片前面的快门帘会打开，通过镜头的光(图像)会投影到胶片上，胶片就会感光。然后，反射板很快恢复到原来的状态，可以在窗口中再次看到图像。单反相机的这种结构保证了完全用镜头对焦拍摄。这样，从观察窗看到的图像始终与胶片上的图像一致，其拍摄范围与实际的拍摄范围大致一致，从而消除了横轴平视仪的视差现象。从学习摄影的观点来说，非常有利于制作视觉构图。单反相机的另一大特征是可以更换不同规格的镜头。什么是135摄像头？135胶片的照相机被称为“135照相机”或“35mm照相机”。拍摄面积为2436毫米的照相机也被称为“全画幅135照相机”，具有与135胶片相同尺寸感光元件的数码单反照相机将成为“全画幅数码照相机”。拍摄面积为2418的照相机被称为“半栅格135照相机”，拍摄范围大于36毫米的照相机通常被称为“Hasselblad(XPan)等广角照相机”。120胶片的照相机称为“120照相机”。现在专用于220胶卷的照相机越来越少了，大部分照相机使用的是220胶卷而不是220胶卷。下面是用广角照相机拍的照片。对于120摄像头，有“广角”的说法。例如，6617属于大范围。135帧和120帧的135胶片的比较：因为宽35mm，所以也称为“35mm胶片”，放在墨盒里；20胶片：宽65，无纸盒包装，但有底纸；20胶片：宽65mm，是长120胶片的两倍。没有衬纸，但是前后有保护纸。详细规格表实际面积对照表135胶片的标准成像面积为2436mm，长度单位为mm；10/220胶片的公称图像形成面积为66669厘米长。摄像区域为正方形或矩形。除了边的长度外，还有对角线长度这一重要指标。

这个照相机的光学元件是镜头。简单地说，镜头是弯曲的玻璃或塑料。是吸收物体反射的光束，改变光束的方向，使其会聚成与实际图像——的照相机前的场景完全相同的图像的功能。

光的原理同样是——。光从某个角度进入玻璃时，会向一个方向偏转。光离开玻璃时，一些光波就会

空气先于其他部分进入并加速，于是再次发生偏转。标准聚光透镜(或凸透镜)玻璃的一面或两面向外侧弯曲。这表示通过镜头的光在入射时会向镜头中心偏转。在放大镜等双凸透镜中，光在入射时和出射时都发生偏转。

光波从一个角度射入玻璃时，一些光波会比其他部分更早到达玻璃，因此先开始减速。就像把购物车从人行道上塞进去一样

这实际上颠倒了物体发出光线的路径。光源（如蜡烛）会向各个方向发光。所有光线都始于同一点――蜡烛的火焰，然后不断发散。会聚透镜吸收这些光线并改变其方向，让它们重新会聚到一点，在光线会聚的地方，就能看到蜡烛的实像。后面几节将介绍影响实像形成的一些可变因素。

照相机构成及成像原理

照相机是个什么样的仪器？为什么可以把外界景物浓缩到一张小小的照片上？观察手中的照相机，就会感到这么多按钮、数字、开关，一定十分复杂。其实再高级的相机都是由镜头和机身这两样最基本的部件组成，它的成像原理都一样。

用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与物之间，屏幕上就会形成物的倒像，我们把这样的现象叫小孔成像。前后移动中间的板，像的大小也会随之发生变化。这种现象反映了光沿直线传播的性质。

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被认为是照相机的祖先；而“Camera”则成了照相机的英文名称。

1839年法国画家达盖尔根据小孔成像的原理发明了被称为“西洋镜”的世界第一台照相机。不过当时的相机令现代人无法想象，暗箱大得像个小房子，拍摄时间至少三十分钟，以至于不得不将被摄的人头部固定在事先预制好的卡箍里，而且得到的只是一张笨重的铜版正像。当时有报社记者评述：“就像在马路上拿着一面镜子，周围的景物极细地反映出来，然后把镜子带回家。”

相机工作原理

�0�2�0�2�0�2>>CMOS（ComplementaryMetal-OxideSemiconductor），互补性氧化金属半导体：主要是利用硅和锗做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N(-)和P(+)级的半导体，这两个互补效应所产生的电流可以被处理芯片记录并解读成影像。CMOS传感器主要以美国、韩国和中国台湾为主导，主要生产厂家是美国的OmnVison、Agilent、Micron，中国台湾的锐像、原相、泰视等，韩国的三星、现代。

�0�2�0�2�0�2>>ISP（ImageSignalProcessor），镜像信号处理器或者图像信号处理器

�0�2�0�2DVP分为三个部分：输出总线；输入总线；电源总线；如下图：

�0�2�0�2b>RESET是camera的复位管脚，此方式为硬复位模式，camera的各个IO口恢复到出厂默认状态。只有在XCLK开启后，将RESET置为低，硬复位才有效，否则复位无效。