单反工作原理及内部结构

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2、可以看到影像,单反相机工作原理,单反工作原理示意图,镜头通常由一块或者多块光学玻璃组成的透镜组，一般由凹透镜、凸透镜，或其组合组成。镜头的主要功能是收集被照物体的反射光并将其聚焦于感光材料上,镜头,反光镜的作用是将镜头捕捉到的画面反射到上方的五棱镜中，再传递给正在取景器处观察的摄影师。当摄影师按下快门的一瞬间，反光镜会抬起，同时快门帘也会打开，让更里面的CMOS进行感光，从而记录画面。,反光镜,反光镜示意图和实物图,拆下后的反光镜,反光镜工作示意图,反光镜的中央部分实际上是半透的，一部分光线会透过反光镜照射到后方的另一块小反光镜上，这部分光线最终会传递到相机底部位置的对焦感应器中，这样对焦感应

3、器就可以进行对焦了。,反光镜,对焦屏等同于理想的胶卷平面，即从反光镜到对焦屏的距离与反光镜到胶卷平面的距离是相等的。在未曝光之前，对焦屏代替胶卷平面，对焦准确时，对焦屏会出现清晰的影像。,对焦屏,对焦屏示意图,对焦屏实物图,对焦屏,对焦屏正面是磨砂毛玻璃，反面是菲涅尔透镜，其优点是明亮和亮度均匀。对焦不准时，在对焦屏上的成像是不清晰的,对焦屏材质,如果取消对焦屏或者对焦屏弄脏了或者弄花了，会不会对 “对焦”有影响？ 如果在手动肉眼对焦的状态下，对焦屏的成像结果， 是会影响到肉眼判断合焦精确度，如果肉眼因为无法准确分辨是否准焦，那么结果应该就是直接影响拍照的画质。 但是在自动对焦模式下，对焦屏就

4、只是参考用， 相机还是能正常对焦的，因为取景光路和自动对焦光路不同，自动对焦的光线来自副反光板,对焦屏的一个问题,没有对焦屏时看取景器，只有中间一部分圆圈有图像，而且可视角度很小，得调整眼睛位置才能看边上的曝光数据之类。右上图为没有装对焦屏在取景器中的观看结果。 右下图为装了对焦屏在取景器的观看结果,有不少面向高级摄影爱好者或者专业人士而设计的单反机的对焦屏可由用户自己更换,对焦屏DIY,清洗时的对焦屏,五棱镜是单反相机取景的反光装置，其作用是将对焦屏上颠倒的图像矫正过来，使取景看到的图像与直接看到的景物方位完全一致，使操作者能够正确地取景和对焦。,五棱镜,五棱镜通常是一整块实心的玻璃经过切削

5、研磨而成，然后在外表(除与对焦屏和取景目镜相接的两个面外)均镀上反光材料，在其内部形成镜面反射。,五棱镜的材质,五棱镜,优质光学玻璃精磨而成的五棱镜有非常优秀的光学性能，反射率极高，光路中光线损失非常少，因此取景视野明亮清晰。但是，优质的五棱镜造价昂贵，而且较沉重，增加了整台相机的成本和重量。所以一般只有中、高端单反相机才使用五棱镜作为取景装置，而一般低端单反相机则是使用一种叫做五面镜的装置来代替五棱镜。,五棱镜,五棱镜的顶端有一个小切角，理论上来说这个切角是不应该存在的，这个切角是“分光”给相机的测光系统的。相机顶部的测光系统接受来自于五棱镜的光线，从而完成照片测光,五棱镜,所谓对焦，是指调

6、较相机镜头，使被拍物成像清晰的过程。从前人们要拍照只能进行手动对焦，慢慢调较镜头令影像清晰，但现在的相机都有自动对焦（AF, Auto Focus）功能，轻轻一按快门，映象就会自动变得清晰。,对焦,手动对焦 自动对焦,对焦方式,对焦方式切换,人的肉眼观看取景框中图像，如果图像很清晰，说明对焦效果好，俗称合焦，如果图像模糊，则没对好焦,手动对焦,自动对焦（Auto Focus）是利用物体光反射的原理，将反射的光被相机上的传感器CCD接受，通过芯片计算处理，带动电动对焦装置进行对焦的方式叫自动对焦。,自动对焦,对焦感应器,佳能5D3对焦模块,测距自动对焦（主动式，老式方法） 聚焦检测自动对焦（被动

7、式，较新）,自动对焦分类,基于镜头与被拍摄目标之间距离测量的测距自动对焦。测距自动对焦主要有红外线测距法和超声波测距法缺点： 第一是准确度不高 第二是无法透过玻璃自动对焦。因为红外线碰到玻璃就被弹回来了。,测距自动对焦（主动式）,自动测距对焦,反差式对焦系统 相位检测式对焦系统,聚焦检测自动对焦,反差式对焦系统的原理是根据焦点处画面的对比度变化，寻找对比度最大时的镜头位置，也就是准确对焦的位置。反差最小，就是对焦最不清晰，反差最大，就是对焦最清晰。它多用于手机等消费类数码相机以及微单、单电相机。,反差式对焦系统,1、未合焦状态下，因为整个焦点的画面处于虚焦状态，类似于高斯模糊效果，所以像素之间

8、的颜色比较均匀 2、开始对焦，镜片开始移动，画面逐渐清晰，对比度开始上升 3、合焦状态。画面最清晰，对比度最高，但相机并不知道，所以会继续移动镜头 4、继续移动镜片发现对比度开始下降。进一步移动镜片，发现对比度进一步下降，相机知道已经错过焦点 5、镜片回退至对比度最高的位置，完成对焦,反差式对焦系统,手机不像单反相机，不能对感光元件进行调整，手机的自动对焦根据集成在手机图像信号处理器中的一套数据计算方法。处理器会对原始图像数据进行分析，检查图像中毗邻像素之间的密度差异。如果原始图像的对焦是不准确的，那么毗邻的像素密度将十分接近。而此时处理器会有一套单独的算法对这些像素进行调整，这一过程反映在手

9、机使用者眼中的，便是自动对焦过程。通过上述算法得知目前镜头是否或远或近通过将摄像头锁入音圈马达来实现的，音圈马达简称（VCM），它主要有线圈，磁铁组和弹片构成，线圈通过上下两个弹片固定在磁铁组内，当给线圈通电时，线圈会产生磁场，线圈磁场和磁石组相互作用，线圈会向上移动，而锁在线圈里的摄像头便一起移动，当断电时，线圈在弹片弹力下返回，这样就实现了自动对焦功能。,手机是如何自动对焦的？,目前主流的单反相机几乎全部使用相位检测式的对焦系统,相位检测式对焦系统,光线进入镜头成像后又“散开”，进入到自动对焦模块内,相位检测式对焦系统工作原理,相位检测式对焦系统工作示意图,入射光线通过镜头后，会在光路内聚

10、焦再散开，接着进入对焦模块。模块前的分光镜片(二次成像镜片)会将光线分成两束，成2个像。再通过感应CMOS上的一个对焦点对应的两个线型感应器（不同对焦点间可能共用一部分线型感应器）测量2个像之间的距离，与合焦标准量作一比较，就可以计算出焦点的偏差量，直接驱动镜片移动到正确的位置。,相位检测式对焦系统工作原理,反差对比检测自动对焦在检测到最大对比度之前不断调整，因而速度较慢，相位检测自动对焦与其不同，它将入射光线分成成对的图像，执行一次相位差计算以确定对焦调整的精确方向和调整量,反差式检测和相位检测区别,照相时，单反相机有哪几种方式观看景物？通过取景框 通过LCD液晶屏,问题,光学取景 电子取景

11、（小LCD取景） LCD取景,取景方式,光学取景器就是人眼通过一组相机上的光学机构来观测取景范围进行构图的1、旁轴式取景 2、单镜头反光式取景（同轴取景）,光学取景,在消费级别的数码相机中，采用旁轴平视取景的相机最普遍也最常见 相机上开个孔，安上玻璃，人眼通过这个孔观看到景物。,旁轴式取景,特点： 1、便宜，轻便 2、由于观看窗口和成像窗口不同，所以有位差,旁轴式取景,光学取景器里边最常见的就是单反结构，单反使用一块放置在镜头与胶片间的镜子把来自镜头的图像投射到对焦屏上,单镜头反光式取景（同轴取景）,光学取景器,把一块微型LCD放在取景器内部，由于有机身和眼罩的遮挡，外界光线照不到这块微型LC

12、D上，也就不会对其显示造成不利影响。另一方 面，它通过一组取景目镜来观察LCD，有一定的放大倍数。电子取景器的功能类似于LCD液晶显示屏，但它是通过光学取景器显示。它的优点是可以避免因开启 LCD液晶显示屏而过度消耗电量，从而增长拍摄时间和电池的使用寿命。在室外拍摄时，它还可以避免因LCD显示屏反光导致的取景误差。,电子取景器（Electronic View finder）,光学取景器特点,电子取景器,1、LCD容易耗电，容易反光，特别在户外看不清楚 2、电子取景耗电低，但由于机身及眼罩遮挡，户外拍摄不受影响。 3、两者都可以观看到相机的一些设置参数,电子取景器与LCD取景,在胶片时代它就是胶

13、片本身，胶片感光然后产生化学变化，使得底片上留有物体的影像；而数码时代的感光元件则是cmos或者ccd，总之就是一块用电子技术模拟胶片的可以成像的。,图像感光系统,CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）， 互补金属氧化物半导体,CMOS感光芯片,电荷耦合器件,CCD感光芯片,图像处理芯片在数字影像的生成过程中发挥着重要的作用，当原始数字信号被感光组件收集后， 它们被送入图像处理芯片，图像处理芯片再为数字影像进行色彩校正，如白平衡处理以及图像处理后，数字照片最终才能被存入存储卡中。,图像处理系统,图像处理芯片,佳能700D采用约1800万像素的

14、CMOS图像传感器，传感器尺寸为22.314.9mm，搭配DIGIC 5数字影像处理器，还可支持Hybrid CMOS AF混合自动对焦系统。,佳能700D的图像传感及处理系统,不光是电脑，单反相机内部也是有主板的，内存、图像处理器等一系列元器件都焊接在上面,相机主板,主板背部排线接口,相机背部的排线,快门是相机上控制感光片有效曝光时间的一种装置，目前的数码摄像机快门仅有电子快门和机械快门。卡片机、低档数码相机基本上都是采用电子快门，而高级家用数码机和所有的数码单反相机，都毫无例外地采用机械快门。,快门（Shutter）,电子快门实际上并没有“门”，而是利用了CCD或CMOS不通电不工作的原理

15、，在CCD不通电的情况下，尽管像场窗口“大敞开”，但是并不能产生图像。如果在按下快门钮时，使用电子时间电路，使CCD只通电“一个指定的时间长短”，就也能获得像有快门“瞬间打开”一样的效果。 电子快门是无声的,电子快门,靠齿轮转动来控制快门帘的闭合，来达到控制进光时间,机械快门,快门的工作原理是这样的：为了保护相机内的感光器件，不至于曝光，快门总是关闭的；拍摄时,调整好快门速度后，只要按住照相机的快门释放钮（也就是拍照的按钮）,在快门开启与闭合的间隙间,让通过摄影镜头的光线,使照相机内的感光片获得正确的曝光，光穿过快门进入感光器件，写入记忆卡,快门工作原理,佳能EOS 7D快门组件,快门驱动马达

16、,不同快门速度的内部表现图,快门速度单位是“秒”。专业135相机的最高快门速度达到1/16000秒。 快门速度在普通的单反相机上一般可以从三十秒到八千分之一秒之间进行设置，当然使用B门拍摄还可以进行更长时间的曝光。,快门速度,常见的快门速度有：1 1/2 1/4 1/8 1/15 1/30 1/60 1/125 1/250 1/500 1/1000 1/2000等。相邻两级的快门速度的曝光量相差一倍，我们常说相差一级。如1/60秒比1/125秒的曝光量多一倍，即1/60秒比1/125秒速度慢一级或称低一级,常见的快门速度,不同的快门速度效果,1/8000秒快门,1、快门优先模式 2、手动模式,如何控制快门速度,快门优先首先由摄影时确定快门速度，然后由相机自动调整光圈值，二者配合以达到正确曝光。,快门优先,快门优先,快门速度是数码相机快门的重要考察参数，各个不同型号的数码相机的快门速度是完全不一样的，因此在使用某个型号的数码相机来拍摄景物时，一定要先了解其快门的速度，因为按快门时只有考虑了快门的启动时间，并且掌握好快门的释放时机，才能捕捉到生动的画面。,