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1、单反相机成像原理（工程光学论文）（邓志强，12929132，电议）单反相机的英文缩写为SLR-Single Lens Reflex，即单镜头反光。在胶片相机时代，按照取景原理的区别。相机可以分为双反、单反和旁轴相机等。所谓的双反，就是指相机的取景和成像用的是两个不同的镜头。一个用来取景，一个用来成像。因为这样的缘故，所以取景的画面和实际拍摄到的画面并不是完全一致的。旁轴相机也差不多，实际拍摄到的画面和在取景器里看到的画面总是存在一定的区别。而单反相机取景、成像用的是一个镜头，所以能“所见即所得”，这也是单反相机的一大优点。（佳能20D数码相机）（双反相机，我们可以看到有两个镜头，上面一个镜头用
2、于取景，下面一个镜头用于成像）（莱卡M8旁轴相机。中间的镜头用于成像，机身右上角的取景窗用于取景）那单反相机的取景原理是怎么样的呢？究竟比别的取景方式的相机好在哪里？从上图我们可以看出，单反相机在取景时，入射光线通过镜头照射在机身内呈45倾斜的反光板上，再向上反射，透过毛玻璃（也就是对焦屏），再进入机顶的五棱镜，经过一个过程的反射，最后再从目镜射出，被人眼所见。当拍摄者按下快门进行拍摄时，反光板升起，快门帘幕打开，光线直接照在感光原件上进行成像。所以，单反相机取景、成像的核心元件是反光板和五棱镜。现在不少相机厂家开发了一种类似于单反相机，可更换镜头，使用单反感光元件，拍摄出来的效果和单反相机差
3、不多，但是取消了反光板和五棱镜，只能通过液晶屏取景的相机。但是从概念上来说，这种相机不能被称为单反相机。因为从成像上说，这种相机是通过光线照射在感光元件上，再由数码方法将图像显示在液晶屏上的。（图上圈出来的就是反光板） （拍摄时反光板升起，露出了后面的感光元件） （五棱镜）说完了单反相机的成像原理，我现在再简单介绍一下单反相机的构成部分。单反相机，包括传统胶片单反和现代数码单反，主要由三大系统组成：一、光学系统相机系统的关键是由一套复杂的光学元件组成的，光学系统的好坏直接决定了取景的效果和最终成像效果。单反的光学系统主要由镜头系统、反光镜、对焦屏、五棱镜组成。没有长久的光学研发经验的公司是成不
4、了一流的相机生产厂商的，但是光学技术的积累又是需要相当的时间的。这就是为什么佳能、尼康公司在相机市场上始终是行业巨头的根本原因。这也是为什么进入了数码时代，传统的莱卡、蔡司镜头仍然受到摄影师极力追捧的原因。二、机械系统机械系统的多见于机身上，传统相机机身几乎全是依靠机械传动的，包括光圈调节、变焦、对焦、释放快门。即使现代数码单反相机上仍然少不了机械结构。三、电子系统毫无疑问，电子系统在现代相机系统是最重要的部分，但是在早期，电子系统只是单反相机系统里的小弟。最初，相机只有机械和光学两大系统。直到1954年，蔡司依康公司研制出自动曝光控制系统，并把测光和自动曝光（AE）功能引入照相机后，相机才由
5、光学、机械、电子三大部分组成。到了1985年，日本美能达公司的ALPHA 7000单反相机的问世，在相机制造业一池平静的的春水中掀起了波澜。该相机在设计中采取了下列先进思路：考虑了人体工学的外形设计，全自动化的控制功能设计、由机身驱动镜头进行快速自动对焦（AF），揭开了现代相机的序幕。又到了1975年，柯达应用电子研究中心的StevenJ.Sasson，于1975年开发世界第一部使用CCD（电荷耦合元件）作为感光元件的数码相机。 相机才正式开始进入数字化。在单反相机中，最重要的电子部分包括：感光元件（CCD或者CMOS）和图像处理器。现代的规模化数码单反相机生产厂商只剩下了屈指可数的几家公司，
6、原先创造过无数相机辉煌的一些著名厂家，如美能达、玛米亚、柯尼卡、确善能等在数码时代汹涌的潮流下纷纷销声匿迹了。而现代数码单反相机厂商里，尼康、佳能、索尼三大厂商引领着市场的潮流。但是在这三家厂商中，只能佳能一家公司是完全依靠自身能力进行整机研发的。尼康做不出自己的CMOS，只能由索尼代加工，这就导致了尼康机身的性能始终在索尼的限制下（例如D5000只能拍摄720P的高清视频，而佳能500D能拍摄1080P的全高清视频）。索尼公司虽然电子产品研发能力强大，但是光学系统则全是原美能达的技术收购或者蔡司的合作研发。索尼单反的镜头群支持力不高。专业摄影师的基本配置“大三元”中两个是蔡司的，一个是原来的
7、美能达的翻新。而佳能不光拥有50年的单反研发历史，更在市场把握上牢牢抓住了先机，成为最早步入数码时代的相机生产的厂家之一。如今，包括CMOS、图像处理器和镜头都是自己的技术。所以佳能相机倍受专业摄影师的青睐。单反相机的优点：数码单反有什么优势呢？首先是可以更换镜头。有擅长拍摄风光的广角镜头，也有擅长拍摄人像的标准镜头，如果你喜欢拍摄体育比赛或者演出，长焦镜头可以助你一臂之力。如果你喜欢拍摄花卉、昆虫等特写题材的作品，你还可以选择微距镜头。如此一来，不仅大大扩展了数码单反的使用范围，并且各种镜头都能在其擅长的领域内保证最佳的光学素质，这是不能更换镜头的普通消费类数码相机无法比拟的。其次，数码单反
8、相机都采用大尺寸的感光元件（CCD或者CMOS），单个像素的面积是普通卡片DC的数倍之多，拍摄的图像更细腻平滑，噪点更少，动态范围更宽广。尤其是在弱光下和高感光度拍摄时，两者犹如天壤之别。其三，数码单反相机的对焦速度更快，快门时滞更小。而不会像消费类卡片相机那样，按下快门后，拍摄到的图像已经不是自己所希望拍到的了。其四，数码单反相机具备更强的景深控制能力，很容易拍摄出背景虚化的照片，而这是很多人所向往的。第五，数码单反相机具备更强大的后期处理能力。所有的数码单反都支持RAW格式（原始数据格式），相比卡片相机上使用的JPG格式，后期处理范围更加宽广，曝光、白平衡、饱和度、对比度、色调都能进行后期
9、的精细调节，以最大限度地保证最后的成像质量。为什么专业摄影记者要采用数码单反相机？第一，在离被摄物体非常远的情况下，一般的数码相机无法企及。但是数码单反相机可以使用长焦镜头。第二，在光线微弱的情况下，数码单反相机可以使用高感光度来保证较高的快门速度，同时保证成像质量，而普通数码相机则无能为力。第三，在体育比赛中，只有极速的对焦才能抓拍到你想要的瞬间，这一点也是普通消费类数码相机的死穴。第四，为了突出拍摄主题，需要将背景虚化掉，普通数码相机又只能望洋兴叹了。我身边不少朋友现在想换相机，也经常有人来问我关于（单反）相机的一些问题，我现在归纳出一些常见问题作为给各位朋友的意见参考。问：我想换一台新的
10、相机，是买消费相机好呢还是入手单反相机?我：这是一个很复杂的问题。相比于普通数码相机，单反的确有不少前者无法企及的优势，但是相对的，又有着例如重量大、价格高、操作不如普通相机便捷等缺点。对于器材，我的观点是，够用的就是最好的。首先，先问自己下面几个问题一、你的相机主要用于何种用途的拍摄？如果只是日常的生活快照，那普通的数码相机完全能满足你的要求。如果需要涉及专业的商业摄影或者相对特殊的拍摄（例如体育、野生、建筑摄影等），那你就要考虑选购单反相机了。二、你是否具备基本的摄影能力，或者是否愿意去学习?我见过很多拿着单反相机只会调到AUTO然后按快门的朋友，如果你是这样的话，那我建议你还是使用普通数
11、码相机吧。单反的使用和操作时需要一定的摄影能力的。如果你并不会摄影但是身边有从事摄影的朋友或者摄影爱好者，那你可以考虑购买单反再让人指导。我就是通过身边的朋友再辅以业余的学习，慢慢步入这个行业的。三、你的经济能力是否能承担得起？单反是一个相机系统，不光包括相机，镜头，还有闪光灯、三脚架、滤镜等等众多的附件。这是单反系统可拓展的优点，但也是烧钱的地方。现在一套入门级的单反均价在4000-5000元左右，比普通数码相机还是高了不少，而作为专业摄影师的器材花费就更惊人了，举个例子，一台佳能5D2机身、1635+2470+70200（大三元）、一个580EX闪光灯就达到了六万元！这还只是入了一个门！也
12、有人说那我就买一套入门级单反就够了，那我告诉你，1855（入门级单反的标准套头）的狗头实用性还真的不如普通数码相机呢。光焦段，数码相机就能达到至少100MM以上，长焦机更可以达到400MM，比你的套头好用多了。四、你的体能是否达标？即使是一套入门级单反相机，总质量也超过了600g,对于男性来说或许还不是什么问题，但对于女生这个分量还是超重了，不信，你借台单反挂在脖子上一天试试。保证你第二天颈椎不舒服。问：不是说单反所见即所得么？为什么我总觉得拍出来的照片比我从取景窗中看到的要大上一点点？我：首先我可以肯定你用的不是专业机身。五棱镜是有一个取景率的，这在你的相机说明书上肯定有说明。一般数码单反的
13、光学取景器取景率在95%左右，也就是说你从取景器看到的只是你拍摄时的95%的图像。贴图说明这是佳能的取景器视野率对比图，从图中可以看到，EOS 7D由于使用了新开发的大型五棱镜，所以能达到100%的视野率，真正做到“所见即所得”。而50D使用的只是95%的取景器，所以只能看到拍摄画面的绝大部分。这其实是低端数码单反的无奈选择，因为要做到100%视野率的取景器首先体积会比较大，这在传统单反相机上或者专业级数码单反机身上（例如佳能1D系列）能看出机顶总是高高地突出一块。这点不仅增大了机身的体积，也加大了制造成本，甚至于导致了无法再机身上安装机顶闪光灯，只能花大价钱去买一个外接闪光灯。这些对于入门级单反相机来说都是致命的缺点，所以相机生产厂商才不得不进行阉割。好在视野率并不是很致命，拍出来的照片比构图中多了那么一点点一般来说也无关痛痒，或者干脆直接使用液晶屏取景就可以了。
