照相机成像原理

1、电荷耦合器件（CCD）接收光学镜头传递来的影像，经模数转换器转换成数字信号后贮于存贮器中。数码相机的光学镜头与传统相机相同，将影像聚到感光器件上，即（光）电荷耦合器件（CCD） 。CCD替代了传统相机中的感光胶片的位置，其功能是将光信号转换成电信号，与电视摄像相同。CCD是半导体器件，是数码相机的核心，其内含器件的单元数量决定了数码相机的成像。

2、照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，是用于摄影的光学器械。在现代社会生活中有很多可以记录影像的设备，它们都具备照相机的特征，比如医学成像设备、天文观测设备等。

3、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，分为一般照相与专业摄像。

1、取景：光线（影像）通过镜头，投射到45度安放的反光镜上，折射到机顶的五菱镜，再通过五菱镜的两次折射，投射到取景目镜。拍摄者即通过目镜看到了与实物一样的正立的影像。

2、拍摄：摄者按下快门，反光镜向上翻起，打开镜头通向胶片（或CCD或CMOS）的光通路，反光镜同时将通向五菱镜的光路遮挡，防止杂光反向通过目镜进入相机影响成像。此时光圈收缩到预设值，快门打开，影像记录介质记录影像，快门关闭，光圈回到最大，反光镜回位，准备下一次的取景、拍摄。

单反相机中，胶片单反和数码单反的原理相同，仅是记录影像的介质不同。当然因为记录的介质不同了，其结构也有了较大的区别。

上述仅仅描述了单反相机的光线轨迹，还有一些如光圈的动作、快门的控制、闪光灯的控制、测光及曝光的组合、测距调焦等等，无法在此一一描述。

有双反相机。就如国产的海鸥4A、4B等就是，以前人们俗称的“方镜箱”就是。

双反相机采用两个镜头，上下安置，一般上面镜头取景，下面镜头拍摄。因其未装置五菱镜，故摄者取景时看到的影像是上下、左右颠倒的，取景时的操作会感到不方便。

另外，由于双反相机用两个镜头分开取景和拍摄，故会产生一个“视差”问题，即摄者看到的影像范围，并非是拍摄记录到范围。而单反相机就比较彻底的解决了这个问题，因其通过一个镜头完成取景、拍摄，基本做到了“所见即所得”，也是单反得到了飞速发展的其中一个原因。

还有一种叫“旁轴”的相机，其通过机身上一个专用的取景窗取景，镜头记录影像。因其也不是通过一个镜头完成取景和拍摄，即同样存在“视差”的问题。

这样可以么？

相机成像原理

相机

数码

发展史

组成

成像原理

一、发展史

照相机发展的第一阶段：

从

1839

年至

1924

年：

曝光时间长图像不清晰。

其中比较重大的事件有：

1861

年物理学家马克斯威发明了世界上第一张彩

色照片；

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；

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”

；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。

第二阶段：从

1925

年至

1938

年：黑白感光胶片的感光度、分辨率和宽

容度不断提高；彩色感光片开始推广。其中比较重大的事件有：

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。

第三个阶段：从

1939

至今：小巧化、自动化、电子化。其中比较重大的

事件有：

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。

二、数码相机的组成

以前一般相机的基本组成：

1

）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。

2

）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。

3

）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。

4

）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。

5

）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。

当今的数码相机是由镜头、

CCD

、

A/D

（模

/

数转换器）

、

MPU

（微处理器）

、

内置存储器、

LCD

（液晶显示器）

、

PC

卡（可移动存储器）和接口（计算机

接口、电视机接口）等部分组成，通常它们都安装在数码相机的内部，当然

也有一些数码相机的液晶显示器与相机机身分离。

三、成像原理

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。

四、总结

相机的了解有助于我们对图像的形成过程的理解，从可以想到控制某些

因素来控制图像的各种特征。

（补充一下 照相机成像的原理简单的说就是在我们初中物理所学的知识 凸透镜 凹透镜 ）

成像原理

在这种系统中， 反光镜和棱镜的独到设计使得摄影者可以从取景器中直接观察到通过镜头的影像。

单镜头反光相机的构造图中可以看到，光线透过镜头到达反光镜后，反射到上面的对焦屏并结成影像，透过 接目镜和五棱镜，我们可以在观景窗中看到外面的景物。

光通过透镜，被反光镜反射到磨砂取景屏中。通过一块凸透镜并在五棱镜中反射，最终图像出现在取景框中。

当按下快门，反光镜沿箭头所示方向移动，反光镜被抬起，图像被被摄在CCD或CMOS上，与取景屏上所看到的一致。

单反相机与旁轴相机相比的优点在于所见即所得，取景器中的成像角度与最终出片的角度是一样的。

但与旁轴相机相比，单反相机镜头的后焦点要能同时在反光板的位置和感光元件的焦平面位置同时成像，必须要在成像焦平面之前还产生一个假焦点，这造成了单反相机光学镜头的结构更加复杂，体积更大，同时成像效果不及旁轴相机直接、通透。同时“反光板“的体积要做的粗大笨重。

扩展资料：

优点：

1 成像质量优秀是很多消费者青睐DSLR的第一理由。

因为DSLR中感光器的面积远大于消费级相机中感光器的面积，所以像素密度相对大大降低，因此在宽容度、解像力和高感光度下的表现远远超越消费级相机。

感光器的尺寸也是消费级相机在销售中最不愿意涉及的因素，厂商每每都会以高像素等其他指标分散用户的注意力。

实际上，感光器的尺寸指标对成像的影响，重要程度远在像素数量之上。消费级相机的感光器尺寸最大不过是1/17英寸，而单反的感光器面积则大多是APS-C规格（237mm×156mm）直到与135底片一样大小的全幅面尺寸（36mm×24mm）。

2 DSLR的快门是纯机械快门或电子控制的机械快门，快门时滞极短，按下快门后能立即成像，是抓拍利器。

DSLR的开机速度只有几百毫秒，连拍速度也很快。而消费级相机则是纯电子快门，存在严重的快门时滞问题，这一弱点堪称消费级相机的软肋，因此它拍静物尚可，但不适合抓拍运动物体——你所得成像，往往不是你按下快门时的那个动作。

3 单反相机的取景是通过镜头取景，看上去很亮堂，而且使用者所看到的画面，就是他将要拍到的画面。同时通透的光线使对焦时更容易观察对焦效果。

而消费级相机是通过感光器与LCD取景，在亮度和色彩的观察方面均与实际存在一定的误差，不易察觉，在暗处更会看不清画面。

消费级相机上即便有光学取景器，其光路也不是从镜头中穿过，因此同样存在视差。

4DSLR的镜头可以根据拍摄主题来确定使用何种镜头，可以更换。而消费级相机的镜头无法更换，并且镜头质量比DSLR的镜头要差得多。

5DSLR拥有大量的手动功能。

DSLR可以方便地进行手动变焦、手动设定拍摄参数等等，可以进行一些特殊的拍摄（如用B门拍焰火）。

而很多消费级相机都是自动的，多数相机没有手动变焦环，要靠马达自动变焦，因为变焦和对焦的速度慢，会丧失很多拍摄良机。很多人认为自动比手动好，实在是一个误区，只有自动功能而没有手动功能的相机往往是低端相机，因为自动的精确性和速度，远远达不到手动那么高。

参考资料:百度百科---单镜头反光相机

照相机是通过凸透镜成像（小孔成像）的原理发明的（物体在凸透镜2倍焦距以外是呈倒立缩小的实像，所以在底片上的像比较小）。

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。分为一般的照相与专业的摄像。

照相机的镜头是凸透镜，

照相机是利用了凸透镜能成倒立、缩小、实像的原理制成的。

满足条件：当物距大于两倍焦距时，（u>2f）

当相机距离拍摄的物体变远时，镜头向后缩，拍到的像变小；

（两倍焦距以外，u变大时，v变小，像变小）

当相机距离拍摄的物体变近时，镜头向前伸，拍到的像变大。

（两倍焦距以外，u变小时，v变大，像变大）

小孔成像：物体通过暗箱的小孔后会在投影平面上形成倒像。由于光的直线传播特性，物体上方的点经过小孔后会成像在投影平面下方，物体下方的点会成像在投影平面上方，左右同理。因此小孔成像获得的影像是上下左右颠倒的。

相机的成像原理就是小孔成像，相机的光圈即小孔，为了提高透光性能，减少像差和色差，从而提高成像质量，相机增加了透镜组（即镜头）。老相机的胶卷和数码相机的感光元件就是投影平面，前者通过胶卷上银盐的化学反应记录图像，后者通过感光元件将影像转成数字信号存储到存储介质中。

人的眼睛就是一部高级的天然照相机，瞳孔就是光圈，晶状体就是透镜组（镜头），视网膜就是感光元件。面对不同强度的光线，瞳孔会自动改变大小以控制进光量；看远近不一的景物时，晶状体会自动调节屈光度实现变焦、聚焦功能；视网膜上的视觉细胞感知影像后，通过视觉神经传递到大脑，大脑会把倒像还原成正像。

夜晚用闪光灯拍人像容易出现红眼就是因为晚上光线不足，人眼为了看清东西会自动把瞳孔放大以提高进光量，闪光灯一闪，透过放大的瞳孔照到了视网膜上的血管而呈现红色。拍照时，盯着亮的地方看，让瞳孔自动收缩，可有效避免红眼现象。

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