相机光学结构简介

相机光学结构简介

此网页中将介绍各类相机的光学结构部份，至于电子相机的电子结构以及原理则非本网页讨论之范畴。

针孔相机

照相就是将物体的影像投射在感光介质(底片上或

是CCD )上面，但是要达到此目的，并非一定要靠透镜。

各位在树底下一定会发现，由树叶透过的阳光似乎在地面上常常是一个一个的光亮圆形，其实那些光亮的圆就是太阳经由树叶缝隙所造成的针孔投影。

如果您在纸上刺一个针孔，晚上放在白纸上方，就会发现头顶上的灯会经由针孔投射在下方的白纸上，这就是针孔成像，原理像上图，每个点的光线经过针孔形成一个倒立的影像。最简单的针孔相机就是在机身盖上面打个小孔，拍拍看就知道了。

其实目前也有不少追求创意的摄影同好在利用针孔原理来拍出与众不同的照片，还有一些网站是专门探讨针孔像的。现在有数字相机更容易玩针孔，因为是否曝光充足马上就可以揭晓，无须像过去要等待底片的冲洗。如果用针孔原理拍照，一般是要求针孔越圆越好，针孔的边缘材料也越薄越好，但其实各有效果；创意才是艺术的生命，就是要与众不同，那谁又能料到不遵守这个规则时会有什么意想不到的结果呢？

单透镜相机

针孔虽然【可以】拍出照片来，但是实际玩一下就

知道其实针孔要曝光很久，玩创意可以，但真正要实用

就会有问题。

如果要真正能实用的拍照，最简单是使用透镜，将凸透镜对着窗外景物会在后方呈现一倒立之影像，这个影像投射在感光组件（底片或CCD ）上就可以将影像记录下来。

简单的凸透镜，像一般的放大镜就可以作为照相的镜头，但是有色差、球面差、像场畸变、轴外向差等等的问题，这些问题使得影像不清楚或是边缘影像不清楚，或者是变形严重；因此一般的单透镜并不是良好的摄影镜头。

在实际上并不是没有单透镜相机，一般的玩具级相机、或是抛弃式相机，有些就是单透镜相机，不过此种相机不用一般的双凸透镜而是使用弧形透镜，

如左图，该类相机一般使用塑料铸模透镜，后方有固定的光圈挡板，将光圈设

定在5.6~8 左右，在光线足够的时候，弧形透镜可以产生尚可接受的影像质

量。相机上方则有一个用凹透镜及凸透镜组成的观景窗，观景窗一般是凹镜在前凸镜在后的结构。更简单的抛弃式相机有些甚至没有观景窗透镜。此类相机的快门常常是只有一种速度，不能调整，位置则是紧贴在光圈后方。

连动测距相机(Range Finder Camera)

连动测距相机常有人称为双眼相机，其实那是错误的，所

谓的双眼相机另有其【机】，后面再介绍。连动测距相机其实

只有一个镜头，如左图，上方有观景窗以及一个对焦窗，算起

来似乎应该称为三眼。有些可更换镜头的一些连动测距相机，

因为要配合不同焦距的镜头，观景器是另外卡在闪光灯的座子上，此种相机在购买镜头时常要同时买一个观景器。

不能换镜头的连动测距相机快门位置在镜头的光圈附近，称为镜间快门，此种快门一般最快可达1/500 秒。因为镜间快门与闪光灯的连动方式是快门开到最大时引发闪灯，所以任何速度都可以与闪光灯同步。

可以更换镜头的连动测距相机，快门位置则与目前一般的单眼相机类似，在贴着底片的前方，一般为布帘构造，在速度超过1/60 秒的时候，除了加快布帘的开阖速度之外，还将前后两片布帘的距离缩小，所以实际上是一条窄缝经过底片前方来完成曝光，闪光灯是在第一片布帘到定位时引发，此时其实第二片布帘已经【跟过来了】，已经遮住了一部份的底片，所以布帘式的快门常有闪灯同步速度限制在低于1/60 秒的现象。

连动测距相机连动测距原理如左图，最左方为观景窗，内

有一片半透镜，可以看到拍摄景物；右方则有一个对焦窗，对

焦窗内有一反射镜，反射镜可将观景窗中央看到同样景物的一

小部份反射经过观景窗的半透镜，因此观景窗中可以看到景物

的中央还有一个由对焦窗反射来的影像。对焦窗的反射镜下方

有连动杆，连动杆与镜头上的对焦环有互动关系，当对焦时会

影响连动杆使反射镜转动，当反射镜中的影像与观景窗中的影像重合时即为【合焦】。因为连动测距相机反射镜与观景窗的距离有限，使得对焦精度产生限制，一般连动测距相机能精确对焦的镜头焦距为135mm，所以才有这么一个奇怪的焦距。

连动测距相机如果将对焦测距系统以电子讯号侦检系统代替，则变为简单型的自动对焦相机。

双镜反光机(Twin Lens Reflect)

外型像左图这样的才是真正的双眼相机，更正确的应该说是双镜反光机，此类相机都是使用120 底片，有两个镜头，一上一下，上方为对焦镜，下方为拍摄

镜，上方的对焦镜常常是库克三重镜结构，而下方有些廉价机型使用与上方对焦

镜同样的镜片结构，有些稍微高价的则使用Tessar 结构，而更高价的机种则使

用更为复杂的五片或六片结构。有些机型还可以更换镜头，更换的镜头也是两个

一组，一上一下。双镜反光机的快门位置是在下方的摄影镜头中，光圈也一样。

左图为双镜反光机的解剖示意图，所谓双镜反光是指上方的对焦

镜后方有一反射镜，将影像反射至对焦屏上，早期机型的对焦屏为毛

玻璃，后来的机型也有fresnel 透镜结构，看起来不会边缘变暗，不

过此类对焦屏上的影像都是左右相反的。在上方则有可折迭的对焦放

大镜。

单镜反光机(Single Lens Reflect)

单镜反光机也常称为单眼相机，左图是一台现代的

数位单眼相机，与以前的单眼相机相比，其实只是感光

介质的不同，以光学路径的角度而言，其实差异不大。

最近Olympus 出品的可以用LCD 对焦屏来对焦的数

字单眼则多了一些零件。

单眼反光机有135、120 的规格，Pentax 还出过使用110 底片的规格。120 的规格只是体积大些，基本原理其实还是与135 规格的相当类似。

左图是典型的单眼相机结构，或称为单眼反光

机，单眼是指只有一个镜头。反光是指可以弹起来的

反光镜，左图中绿色的部份是对焦屏，深蓝色的是集

光透镜，集光透镜其实相当于天文望远镜目镜上的场

透镜，一般不会改变透镜组的焦距（或是改变很少），

主要是将光线角度加以调整。

最早期单眼反光机的观景窗与光镜反光机相似，并没有现代的五棱镜，是用一个放大镜来对焦，对焦时低头向下看对焦屏，该类型称为腰平观景器，因为如果不用放大镜对焦时，相机其实是放在大约腰部附近，腰平观景器的影像都是左右相反的。