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数码单反相机的工作原理,简述单反相机的工作原理

来源:整理 时间:2022-04-01 08:33:18 编辑:手机 手机版

单反相机的全称是单镜头反光镜式照相机,既然题主问题中所问的是"数码单反相机”,我就只介绍单反的快门工作原理,对单电暂不提及。数码单镜反光相机(DigitalSingleLensReflexCamera,常简称为DSLR),简称数码单反相机是一种以数码方式记录成像的照相机。

什么是数码,单反相机?

什么是数码,单反相机

先后弄清两个慨念。单反相机是单镜头反光式取景照相机,(Single Lens Reflex Camera,缩写为SLR camera)又称作单反相机。它是指用单镜头,并且光线通过此镜头照射到反光镜上,通过反光取景的相机。数码单镜反光相机(Digital Single Lens Reflex Camera,常简称为DSLR),简称数码单反相机是一种以数码方式记录成像的照相机。

数码单反和普通数码相机的AF(自动对焦系统)存在着本质性的区别。单反相机是使用相位差AF(虽然随着实时取景的普及,许多数码单反可以使用反差式AF了)但是相位差AF是单反的标志性必配部件,这一部件是普通小dc数码相机必定不具备的。在单反数码相机上,对焦系统是一个独立的模块,存在于反光板之下。依托反光板而存在,依托反光板反射的光线而工作。

如果没有反光板,相位差af模块也就无法工作。普通dc是靠主ccd进行对焦的,这种反差af是不知道对焦点靠前还是靠后的,所以要去猜测,会有一次拉风箱的过程,而单反所使用的相位差af,是通过相位差传感器上光斑的偏移,直接确定距离对焦点还有多远,是什么方向的,所以可以高速对焦。这在数码摄影,抓拍的过程中是至关重要的,这也是为什么单反这种结构还被保留的主要原因。

摄影知识,数码相机是如何工作的?

摄影知识,数码相机是如何工作的

在悟空问答上的352个问题,只写接地气的科技内容,欢迎关注。远远算不上专业,但相信我,看完这篇你肯定懂。咱们按照光线的路径,从先到后,将相机拆封为三个部分:镜头系统、对焦系统、成像系统。镜头系统:规范光线的地方镜头系统指的,就是那些长枪大炮,主要分为两种:变焦镜头和定焦镜头。变焦镜头就是可以通过扭动来改变焦距,实现物体拉近拉远的效果(注意是拉近拉远,不是放大放小,因为拍摄画面中的比例是不会改变的)。

定焦镜头就是焦距恒定的镜头,比如很多人都听说过的35mm人文镜头,50mm人像镜头,85mm空气切割机,定焦镜头的优点在于光圈可以做到很大,可以实现非常浅的景深(背景虚化)。镜头要做的事情,一个就是通过焦距的改变来控制画幅的大小。比如拍一个人,在24mm广角焦段是整个人的全身的话,拉到200mm,就只能拍到这个人半张脸了,这是变焦控制画幅;第二个就是通过改变镜头的光圈大小,来实现背景虚化(小孔成像原理)。

比如同样是50mm的定焦镜头,光圈大到1.4,完全看不清背景,只有主体是清晰的。光圈缩小到9.8,主体和背景都是清晰的。镜头的结构复杂,造价高昂,是相机中最贵的部分,没有之一。一枚好的镜头售价高达10W以上,比较普通的镜头售价也在5000-10000元之间。这也是“摄影穷三代”的主要原因。对焦系统:确定成像的地方光线通过镜头投射到相机内部来,那么拍摄者怎样看清楚光线组成的画面是怎样的?是不是自己想要的?有没有把拍摄物体对清晰呢?不可能什么都不知道瞎按吧(拍立得就是)......于是这个时候就需要对焦系统出场。

对焦系统分为电子对焦和光学对焦。传统的单反相机是光学对焦,好处是清晰、省电。光学对焦系统是用一面折射镜放在传感器的前方,将镜头投射近来的光线先投射到顶部的五棱镜上然后折射到取景器里面来,这样使用单反的用户通过顶部的光学取景窗,就可以直接看见镜头投射近来的光线是什么样子的,从而调整参数做出修改,使得呈现出想要的效果。

(旁轴比较小众,这里不讲)现在比较流行的微单相机(包括手机),则是电子对焦系统,也就是省去了折射镜和五棱镜,而是让光线直接投射到传感器上,这样就可以在屏幕上实时看见投射到传感器上的画面,减轻了相机的重量,也不影响实时对焦。但是传感器需要一直开着,非常费电。这就是为什么专业摄影师还是会选择传统的单反相机,并不是微单画质不行,而是续航不行。

对焦系统除了上面所说的原理,还会配备一些电子辅助系统,比如测距、测量白平衡、指定对焦点等等,这方面索尼的相机明显要强很多,尼康和佳能两家更加传统保守。成像系统:记录最后的瞬间上文说了,既然通过对焦系统把光线都调整为想要的样子了,加下来就要拍下这一瞬间的光线。既然有两种对焦方式,那么记录的方式也分为两种:机械快门和电子快门。

啥是机械快门?摊开讲有点复杂,你就当做是一道可以根据设定时间开启关闭的门吧,机械快门的背后就是相机机身的核心:光学传感器(也叫CMOS,傻瓜相机时代的胶片),可以将光学信号转化为电信号,最终解码成照片。机械快门怎么工作呢?很简单,当你按下快门——挡在传感器前的折射镜抬起——光线向着传感器方向前进——快门打开——光线投射到光学传感器上——光学传感器记录下投射的光线——快门关闭——(成像完毕)——折射镜放下——光线重新被投射到光学对焦系统里去。

这就是光学取景器配合机械快门工作的原理。(这也就是为何单反相机拍照的时候,按下快门,光学取景框会黑一下,然后又重新看清楚,因为折射镜抬起来了)那么电子快门是啥呢?你看,机械这个东西,总会有极限对吧?快门开启闭合的速度,可以做到0.1秒,但是我要是想做到0.01秒呢?机械能办到?不可能,这个时候就必须要靠电子看来实现了,也就是对CMOS的突然断电和供电(断电——通电——断电),通过这样的方式,记录下两个断电之间一次通电时CMOS记录下的图像,这样的时间间隔可以缩小到1/6000秒甚至更短。

数码单反相机快门的工作原理是什么?

数码单反相机快门的工作原理是什么

单反相机的全称是单镜头反光镜式照相机,既然题主问题中所问的是"数码单反相机”,我就只介绍单反的快门工作原理,对单电暂不提及。胶片摄影时代的快门必须由机械结构部件进行工作,即使在不需要电力的情况下同样可以进行拍摄。进入数码摄影时代后,电子化程度越来越高,为了更加精确的控制快门速度,相机通过电力驱动快门机构其打开和闭合,称为电子控制机械快门,这种快门形式用于几乎所有数码单反相机上。

另外一种是通过控制感光器电力的通断来代替快门动作,称为电子快门,也称全局快门。单反相机的快门机构安装于感光器前,快门叶片正好遮挡整个感光器(它的前面还有反光镜机构),它的位置处于焦平面前,所以称为焦平面快门。按下快门按钮时首先反光镜抬起,然后才是快门机构工作。它的工作过程如动态图显示,当触发快门后,后帘幕立刻开启,接着前帘幕开启开始曝光,然后后帘幕关闭曝光结束,最后前帘幕完全关闭,反光镜落下(这时的影像已经留在感光器上,完成拍摄后就能看到照片了)接着就可以进行下一次的拍摄了。

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