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别把单反相机想得太复杂了,搞懂它的原理,再看说明书就全明白了

相机的历史始于1604年,当时德国天文学家约翰尼斯·开普勒(Johannes Kepler)首次进行了利用光学介质中的光折射定律在平面上投影图像的实验。他注意到图像通过一个小孔进入到黑暗的房间会形成一个倒影,之后便出现了第一台针孔照相机。

1861年,英国摄影师Thomas Setton开发了世界上第一台带有单反镜头的相机,这在相机发展史上是质的飞跃。他在三脚架上安装一个带盖的大盒子,盖子可以防止光线进入,但有助于进行观察。使用透镜在镜片上捕获焦点,并使用反射镜在其上形成图像。

随着时间慢慢的推移,相机技术也逐步发展,到今天我们看到的单反相机,它最基本的原理还是没有变,只是结构和材料有了很大的进步。

当今单反相机是如何工作的呢?

单反相机通过操纵光来工作。在被摄体反射光线到达摄影师眼前这一过程中,如果光线穿过足够小的开口,则可以在开口的另一侧生成图像。这时最基本的原理,我们先来看一下相机的基本结构,之后详细描述这一过程。

1、镜头:镜头内包含镜片和光圈,主要控制相机的焦距和光圈大小,收集被摄物体的反射光,将它聚焦于传感器上。

光圈会影响曝光。光圈打开得越大,照片将越亮。另外,我们可以通过调整光圈达到虚化的效果。

2、反光镜:主要作用是将镜头捕捉到的画面反射到上方的五棱镜上,摄影师通过目镜观察当前场景。当摄影师按下快门后,反光镜会抬起,同时快门帘也会打开,将光线聚集在传感器上。

3、快门组件:快门,控制相机曝光时间的组件。

4、液晶显示屏:反光镜抬起后,摄影师便会通过液晶显示屏观察到当前景物。

5、对焦屏:人眼从取景器里看到的是对焦屏上的成像。

6、聚光镜

7、五棱镜:将光线反射给目镜,同时相机顶部的测光系统会接收到五棱镜的光线,从而完成测光。

8、目镜:摄影师的观察窗。

9、对焦系统:用于自动对焦

10、传感器:接收光线,并将光线记录下来。

当我们通过相机背面的取景器/目镜观察时,当前景物的反射光首先要通过的第一关就是镜头内的光圈,通过调节光圈的大小,控制曝光量的大小。之后光线会到达2号(反光镜),反光想以45度的角度位于相机内部,将光线传到到7号(五棱镜)上,然后五棱镜通过两个独立的镜片将垂直光转换成水平光,直接进入8号(取景器/目镜)。

当我们按下快门时,2号(反光镜)会向上抬起,让光线直接进入到传感器。这时就到了曝光的第二关,快门不会直接进入到10号(传感器),而是先到达快门,根据快门打开和关闭的时间长短,再一次控制光线,从而确定曝光量,之后光线到达10号(图像传感器)。3号(快门)保持打开状态,直至10号(图像传感器)记录图像完成后,然后快门关闭,反光镜下降至45度角继续将光线重定向到取景器中。

显然,该过程并不止于此。接下来,相机上会发生很多复杂的图像处理。相机处理器从图像传感器获取信息,将其转换为适当的格式,然后将其写入存储卡,整个过程只需要极短的时间。

测光和曝光系统说完了,下面简单说一下对焦系统。

现代的数码单反相机使用的是相位检测自动对焦的方法来确定对焦点。该方法快速准,当我们通过光学取景器查看时,半按DSLR上的快门按钮时,“相位检测”自动对焦系统将会启动。

下图显示了5D Mark II相机内部的AF组件。

从镜头射入相机的光射到主镜上,并且大部分光向上穿过五棱镜到达取景器。但是,有些光线会穿过主镜的半透明区域,到达副镜(在主镜后面),然后到达AF传感器(如上图中的虚线所示)。再通过一系列复杂的计算,最终确定准确的对焦点。

上面就简单解释了单反相机的工作原理。

别把单反相机想得太复杂了,搞懂它的原理,再看说明书就全明白了

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