1.照相機簡介

1、1,《攝影知識與技巧》,公共選修課,盧 小 平 測繪學院 遙感科學與技術系,2,2.各類攝影機介紹,3.膠片和攝影處理,4.攝影用光和攝影構圖,1. 照相機簡介,課程內容,3,學習本課程的目的,1.了解照相機的構成、種類和用途； 2.了解鏡頭的光學特性； 3.掌握選購照相機的方法； 4.了解感光材料的攝影處理方法； 5.理解數碼照相CCD的成像原理，并了解像素和芯片尺寸的內涵； 6.了解攝影的用光和構圖的技

2、巧。,4,第 1 講 照相機簡介,5,1. 照相機概述2 . 鏡頭3. 快門4. 取景器,本講主要內容,第 1 講 照相機簡介,6,1.1.1 照相機的構成1.1.2 照相機的分類1.1.3 攝影術的發(fā)展歷程,1. 1 照相機概述,第 1 講 照相機簡介,7,1.1.1 照相機的基本構成,第 1 講 照相機簡介,1. 鏡頭 2.光圈 3.快門 4.暗箱 5. 承影面,8,攝影的原理：小

3、孔成像。 照相機的分類：光學類；數碼類（1） 光學照相機：使用感光材料記錄影像。 框幅式（中心投影）；縫隙式；全景式（ 2） 數碼照相機：使用光電元件記錄影像。 CCD線陣列 ； CCD面陣列；CMOS面陣列,1.1.1 照相機的基本構成,第 1 講 照相機簡介,9,1.1.2 照相機分類,框幅式 照相機 縫隙式 照相機 全 景 照相機 掃描類

4、 照相機 多光譜 照相機 高 速 照相機,光 學 照相機 數 碼 照相機,普 通 照相機 專 用 照相機 量測用 照相機,第 1 講 照相機簡介,10,,俄制35mm掃描式全景相機,第 1 講 照相機簡介,11,,高速照相機,第 1 講 照相機簡介,12,第 1 講 照相機簡介,雙鏡頭照相機,13,第 1 講 照相機簡介,多鏡頭照相機,14,P31 攝影地面經

5、緯儀,第 1 講 照相機簡介,15,RC30 框幅式航攝儀,第 1 講 照相機簡介,16,ADS40 數字航空照相機,第 1 講 照相機簡介,17,,全景相片，拍攝數據：f=8、1/60，Kodak Gold100。,第 1 講 照相機簡介,18,19,如果脫離攝影術而言，照相機的發(fā)展歷史更大大的長于感光材料。在17、18世紀的歐洲，許多畫家用暗箱柜來幫助他們繪制風光、建筑甚至肖像。一個典型的暗箱就像現代的單鏡頭反光照相機。光線由

6、鏡頭進入，在箱內經鏡子的反射，在磨砂玻璃上呈現左右顛倒的實像。畫家就是把一張很薄的紙鋪在磨砂屏上，描下圖形，以求達到最真實的透視效果。 1839年，法國人達蓋爾發(fā)明銀版攝影法—銀鹽感光材料的發(fā)明，同時，出現了世界上第一臺真正的照相機。這是一臺裝有新月型透鏡的伸縮木箱照像機。 1840年，美國光學設計師亞力山大·沃柯特制造了一臺使用凹面鏡成像的照相機Wolcott。曝光時間為90秒，而同時代相機通常要曝光20分鐘

7、。 1841年，維了納大學教學教授匹茲伐設計出了著名的匹茲伐鏡頭。同年，儀器制造商彼得·沃可倫德制出了這只鏡頭，并生產世界上第一臺全金屬機身的相機。,1.1.3 照相機和攝影術的發(fā)展史,第 1 講 照相機簡介,20,1.1.3 照相機和攝影術的發(fā)展史,1844年，馬坦斯在巴黎發(fā)明了世界上第一臺轉機。這臺相機依靠鏡頭的轉動，可以拍攝150 視角的全景照片。這個原理到今天還被運用。 1888年，美國柯達公司的喬治.

8、伊斯曼發(fā)明了新型感光材料－膠卷。同年，柯達推出了世界上第一臺膠卷的照相機－柯達1號。 1913年，德國菜茲公司的巴納克試制了一臺小型相機－菜卡U型。這是世界上第一臺使用35毫米膠片的相機，為攝影史拉開了新的一頁。 1925年，菜卡I型正式上市，采用鋁合金機身，五片Elmar 50mm F 1：3.5鏡頭，旁軸取景器，焦平面快門，上弦卷片聯動。這是攝影史上重要的一步。 1929年，德國羅菜公司生產了ROLLEIFL

9、EX 120型雙鏡頭反光照相機，受到廣大攝影者的歡迎，并在一段時期內獨領風騷。,第 1 講 照相機簡介,21,1.1.3 照相機和攝影術的發(fā)展史,1969年，美國貝爾研究所的鮑爾和史密斯宣布發(fā)明“CCD”（電荷耦合元件），開創(chuàng)了數碼攝影的新紀元。這種感光元件在經過進一步完善之后，終于在今天得到了廣泛應用。 1973年，索尼公司開始了CCD的研究工作，于1981年推出了全球第一臺不用感光膠片的電子相機—靜態(tài)視頻“馬維卡（MABIK

10、A）”。該相機使用了10 mm×12 mm的CCD薄片，分辨率僅為570× 490（27.9萬）像素，首次將光信號改為電子信號輸。 1986年，索尼發(fā)布了MYC-A7AF，第一次讓數碼相機具備了純物理操作卡西歐VS-101——首臺CMOS感光器件電子相機 。1987年，卡西歐首先在市場上發(fā)售使用了CMOS感光器件的VS-101電子相機。 1990年，柯達推出了DCS100電子相機，首次在世界上確立了數碼相

11、機的一般模式，此后這一模式成為了業(yè)內標準。,第 1 講 照相機簡介,22,第1講 照相機簡介,1.2 鏡頭（攝影 物鏡）,23,1.2.1 對鏡頭的質量要求（1）會聚能力——較高的透光率；（2）沒有畸變——像差消除的比較好。 1.2.2 鏡頭的像差 1. 球面像差　　成因：邊緣折射強，中間折射弱?，F象：離光軸遠的光線離透鏡近，近軸離透鏡遠。　　　　　　　　　　　　　　　校正：1）后面安裝一個透鏡組；　

12、　　　 2）縮小光圈；　　　　　3）非球面鏡頭。,第 1 講 照相機簡介,24,2.慧形像差成因：被射物的光線與光軸不平衡?，F象：成的像形如彗星。校正：縮小光圈。 3.像散差現象：不能呈現橫豎清晰的影像。校正：縮小光圈。,第1講 照相機簡介,1.2.2 鏡頭的像差,25,4.像場彎曲成因：被射物體到球面距離不一樣；校正：縮小光圈。 5.色差分為位置色差和倍率色差。成因：折射率不同校正：選不同種類的玻璃

13、做正透鏡、副透鏡。,第1講 照相機簡介,1.2.2 鏡頭的像差,26,1.鏡頭的光學成像公式,第1講 照相機簡介,1.2.3 鏡頭的光學特性,27,,第1講 照相機簡介,1.鏡頭的光學成像公式,H、H’——前、后主平面； S、S ’——前、后主點；F、F’——前、后焦點； f、f’—— 前、后焦距。f=FS，f’=F’S’；K、K’：一 對共軛點（節(jié)點）。,28,,第1講 照相機簡介,2. 焦距與放大率的關系,K — 影像

14、放大率； D — 物距； f — 焦距。當D 一定時， k 與 f 成正比；　 （1）k與D（物距）的關系：k一定時，f 越大，D 越大；f 一定時，k 越大，D 越小。 （2）f與拍攝面積的關系： D 一定時，f 越大,拍攝面積越小，f 越小拍攝面積越大。 （3）焦距與透視的關系： k 一定時，f 越大，D 越??； f 和 D 小時,容易產生透視（畸變）即近大遠小現象。,29,1.光 圈 定義：是設置在透鏡組

15、之間的金屬孔徑，可形成近似圈形、不同大小的孔徑。 作用：(1）限制鏡頭邊緣光線進入; （2）可調節(jié)物鏡使用面積、入射光通量； （3）可調節(jié)景深。 2.相對孔徑 定義：進入照相機鏡頭的光束直徑與照相機鏡頭的焦距比。 即 相對孔徑 = d / f,第1講 照相機簡介,1.2.4 光 圈,30,,第1講 照相機簡介,1.2.4 光 圈,31,3.光圈系數（光圈數、

16、光圈）定義：相對孔徑的倒數，稱為光圈數，即 k = f / d,第1講 照相機簡介,1.2.4 光 圈,32,4.光圈與進入鏡頭的光通量的關系,第1講 照相機簡介,1.2.4 光 圈,結論：（1）k 越大，孔徑越小，光通量就小。 （2）k 每改變根號2倍，H 就相應改變一倍。光圈k是以 根號2倍為公比排列的。照相機常用的光圈數如下： 0.8 1.1 1.4 2 2.8 4 5.6 8 11

17、 16 22 32e.g. 當 k = 5.6, t = 1/100 曝光正確， 則 k = 8時, t = 1/50 效果相同。 1：0.8 稱為最大相對孔徑。 最大相對孔徑是衡量鏡頭質量的重要指標之一。,33,定義：表達鏡頭產生光學影像的能力，依最大相對孔徑的大小，分為四類： 超 光 強 強度鏡頭 1：2.8 以上 強 光 強 強度鏡頭

18、 1：3.5 - 1：5.8 普通光強 強度鏡頭 1：6.3- 1：9 弱 光 強 強度鏡頭 1：9 以下,1.2.5 鏡頭的光強度,第1講 照相機簡介,34,1.光通過鏡頭時的損失 （1）鏡頭的吸收：1%/cm 厚； 光學玻璃對于350-360nm 的紫外光全部吸收，如需要紫外光，要用能透射的石英玻璃制作鏡頭。 （2）鏡頭的反射：表面反射約4%-5%；

19、 2.鏡頭的鍍膜工藝（看起來發(fā)紫藍色，氧化鎂、鈦）化學鍍膜方法:牢固,透光能力減弱,技術復雜、成本高。物理鍍膜方法:牢固性差,透光能力強,技術易控制,成本低。,1.2.6 光通過鏡頭的損失及鏡頭的鍍膜,第1講 照相機簡介,35,2.3.6 景深和超焦距,1.景深：被拍攝物體的前后，能清晰呈像的距離范圍。,第1講 照相機簡介,1.2.7 景深和超焦距,36,定義：在拍攝某一有限物距為D的物體時，遠景D2、近景D1之間所有物體構

20、像的模糊圈直徑小于限差ε ，則遠景與近景的縱深距離稱為景深，Depth of Field 結論： （1）景深與D、ε、k 成正比； （2）景深與 f 成反比。,1.2.7 景深和超焦距,第1講 照相機簡介,37,2.超焦距 H 當照相機在調距無限遠處時，照相機最近的清晰的點（即前景深的點）到鏡頭的距離叫超焦距。 （注：一般攝影時，20m以上即為無限遠處）對于景深公式，即 D2→∞,H=D。,ε—模糊

21、園直徑，k—光圈；f—焦距，H—超焦距。,1.2.7 景深和超焦距,第1講 照相機簡介,38,1.2.8 視場角與像場角（2α，2β）,第1講 照相機簡介,39,視場：焦面上看到一個照度不均勻的明亮圓，這樣一個直徑為ab的明亮圓的范圍。 視場角：其與后節(jié)點所形成的張角2α稱為。特點：明亮圓照度由中央向四周以4次方遞減。 2. 像場與像場角 像場：在視場范圍內能夠獲得清晰構像的區(qū)域。 像場角2β：像場與后節(jié)點所形成的張角。

22、 像幅（L）：一般取像場的內接或外切四邊形（正方形或矩形）作為最大成像范圍，邊長稱為像幅。,1. 視場與視場角,第1講 照相機簡介,40,當底片尺寸一定時即像幅固定時（對于數碼相機而言，CCD芯片大小固定時），像場角2β與f 成反比；即焦距越長，視場角則越小。 像場角越大，拍攝的畫面空間越大，像場角與畫面空間成正比。 注：攝影叢書將視角作為像場角。,第1講 照相機簡介,3.像場角與焦距、畫面的關系,1.2.9 鏡頭

23、的種類和特點,1. 魚眼鏡頭 魚眼鏡頭實際上是一種超廣角鏡頭，其視域光闊，猶如魚的視域那樣。,41,短焦距鏡頭因焦距比所攝底片的對角線要小，視角較大，所以又稱廣角鏡頭。 一般視角≥９０0，超廣角鏡頭； 視角在６０0 -９０0之間，普通廣角鏡頭。 3.標準鏡頭 以像幅對角線長度作為焦距，此鏡頭稱為～。 4.長焦距鏡頭 大于所攝底片畫面的對角線長度，視角較

24、小，拍攝遠距離景物的影像比例尺較大，所以又稱攝遠鏡頭。,2.短焦距鏡頭,第1講 照相機簡介,42,5.變焦距鏡頭 這是一種焦距值可以在預定范圍內靈活改變的攝影鏡頭 ,如下圖。,第1講 照相機簡介,1.2.9 鏡頭的種類和特點,尼康 變焦鏡頭,43,1.分解力： 對被攝物體微小細節(jié)的表達能力，又稱分辨率、解像力。分解力是鏡頭的重要光學特征之一,又是衡量鏡頭質量最重要的指標。 單位：在焦平面上1mm寬度

25、內，能分辨的相互平行的、黑白相間的最大數目的線條對數表示，即lp/mm(線對數/mm)。 e.g 100lp/mm，相當于0.005 mm； 200lp/mm，相當于0.0025 mm。,1.2.10 鏡頭的分解力 (率),第1講 照相機簡介,測定分解力的標準光版,44,2.理想鏡頭的分解力： 理想鏡頭：即完全消除像差的鏡頭，其分解力可由衍射理論公式計算： 極限距離：r = 1.2197λk (k為光圈數)