单反相机的原理和结构

一单反相机的原理和结构

銅峰电子刘根

数码单反相机的全称是数码单镜头反光相机（Digital single lens reflex）,缩写为DSLR。数码单反相机专指使用单镜头取景方式对景物进行拍摄的一种照相机，拍摄者使用相机背后的光学取景框进行观察，通过观察安装在相机前段的镜头所提供的视觉角度的大小进行拍摄。

在单反相机的结构中，作为重要的是照相的反光镜和相机上端圆拱结构内安装的五面镜或五棱镜。拍摄者正是使用这种结构从取景器中直接观察到镜头的影像。由单镜头反光相机的构造图可以看到，光线透过镜头到达反光镜后，折射到上面的对焦屏，并结成影像，透过接目镜和五棱镜，拍摄者就可以在取景器中看到外面的景物。这个过程有点像人们透过窗户看到外面的世界，窗户的大小便是人们看到外面景物的范围。

当拍摄者看到自己满意的角度和拍摄内容的时候，既可以按动快门。按动快门的过程就是一个拍摄和成像的过程，术语称为曝光。不管是胶片单反相机还是数码单反相机，曝光原理是完全相同的。在按下快门的瞬间，反光镜向上弹起，胶片前面的快门幕帘同时打开，通过镜头的光线（影像）投射到感光部件上，使胶片或数码相机的感光元件曝光。在按下快门的这一瞬间，光学取景器中会出现黑屏的情况（黑屏的时间根据快门的快慢而不同），之后反光镜立即恢复原状，取景器中再次可以看到影像（此时已经完成了一次曝光）。

单反相机的这种构造，决定了镜头在相机的结构中占有相当重要的地位。使用这种相机的最大优势是摄影师在光学取景器中看到的取景范围和感光元件的影像实际拍摄范围基本一致。摄影师使用不同的镜头配置可以达到很好的拍摄效果，从具有冲击力的7.5mm鱼眼镜头到长达1600mm以上的超级远摄远镜头，都可以安装在同一台相机上，从而拍摄出效果迥异的图片。此外，单反相机在一定程度上消除了旁轴相机的取景视觉差异，使摄影师可以更精确地控制取景范围，选择最完美的拍摄角度。

单反相机的劣势：

1.体积庞大，不方便携带

2.相机的制造难度很大，工艺苛刻，价格高

3.镜头虽然种类多，但同样体积庞大

4.和旁轴相比快门操作瞬间有片刻的黑幕

二小孔成像原理

相机拥有一个很奇妙的成像结构，无论是数码单反相机还是旁轴相机，抑或是大画幅相机，他们的成像原理实际上都是简单的小孔成像。

小孔成像原理，是指景物透过有针孔的暗箱时，会在其内部的平面上产生一个左右、上下颠簸的影响。如果在暗箱和进光点相对应的一个平面上放置一个可保存影像的感光元件，这个暗室就可以成为一个简单的相机。针孔的大小决定了进光量的多少，因而决定了成像的时间。

这种传统方式留下的影像不够清晰，而且没有对景深的认为控制。使用镜头的意义就在于替代这个暗室中的小孔。镜头可以控制进光量，同时还可以通过对焦距的控制来决定存留影像的视觉范围。

数码单反相机按照以下步骤生成影像。

1.使用DSLR拍摄照片的时候，影响会通过镜头直接照射到DSLR的感光元件上。

2.DSLR经过一段时间的曝光后，光线二极管受到光线的照射，激发释放出电荷，感光元件的电信号由此产生。

3.控制感光元件的芯片利用感光元件中的控制信号线路对光电二极管产生的电流进行控制，由电流传输电路输出，感光元件会将一次成像产生的电信号收集起来，统一输出。经过放大和滤波后的电信号被送到A/D(模/数转换器)，由A/D将此时的模拟信号转换为数字信号，数值的大小和电信号，数值的大小和电信号的强度即电压的高低成正比，最后就形成了真正意义上的数字图片，此时的数据保证了最原始的数字图片的细节和面貌没有经过任何的加工。

4.原始的数字图片会被输出到数字信号处理器。在信号处理器中，这些图像数据将经过色彩校正、白平衡处理（这一步依据DSLR中的设定而进行，不同品牌的设定有着很大的区别）等后期处理，并且编码为DSLR可以读取的数据格式后保存下来。

5.将最终产生的图片保存在DSLR的存储介质里。

三数码单反相机的核心构件

快门构件

相机曝光时间的长短是通过快门实现的。快门和光圈配合使用，其用途是控制相机内部感光元件的进光量。在光线条件相同时，要想获得正确的曝光，如果光圈设定的很小，需要较长时间的曝光，而光圈设定的较大时，则需要较短的时间。

光圈

光圈是镜头内部的一个控制光线进光量的组件。光圈开启的大小是通过一个可调整的控制器实现的，通常光圈采用多片结构，它类似于人类瞳孔的结构，可以很轻松地关闭和打开。光圈数值用F值表示（有时采用小写的f）,光圈的数值越小，光圈越大，进光量也越大。

镜头体系

镜头是单反相机的眼睛，它的内部由各种透镜组成。每一个品牌的数码单反都有着庞大的镜头系统，每套系统中的镜头种类繁多，常见的有广角镜头、中焦镜头、微距镜头、长焦镜头等。这些产品的用途各异，影友可以根据拍摄需要和自己的经济实力选择合适的镜头产品。

四数码单反相机的对焦系统

什么是对焦

DSLR的对焦是指相机通过电子及机械设置，根据被摄物体的远近，调节镜头内的透镜和感光元件的距离，使被摄物体通过镜头后在感光元件上清晰成像。对焦过程中，DSLR的拍摄对象由模糊到清晰，最终对焦成功，这一过程叫做对焦。

手动对焦

手动对焦是指认为转动镜头对焦环来实现对焦的过程。这种对焦方式很大程度上依赖人眼对对焦屏影像的判别和拍摄者对相机使用的熟练程度，甚至是拍摄者的视

力。在自动对焦技术诞生之前，照相机都是使用这种对焦方式完成调焦的操作。虽然现在的数码相机可以实现自动对焦，但毕竟原始的东西才是最稳定可靠，因此手动对焦作为日常使用的备选功能的备选功能依然被保留下来并将长期存在。

自动对焦

自动对焦（Auto Focus）又被称为“自动调焦”，缩写为AF。自动对焦技术早以在摄影器材中得到普及，也是DSLR使用者广泛使用的对焦方式。自动对焦系统根据所获得的距离信息驱动镜头调节相距，从而完成对焦操作。对影友们来说，自动对焦比手动对焦更快速、更准确、更方便，但它在光线很弱的情况下可能无法工作。自动对焦使相机使用者在拍摄过程中基本不用为对焦耗费更多注意力，从而能够把心思更多地应用在取景和构图上。另外，由于自动对焦具有快速、准确的特点，在需要抓拍和拍摄运动物体时，它也更为有效。

DSLR取景器中拥有多个对焦点可以选择，这种设置主要针对拍摄的主体在画面中可能位于不同的位置而设计。比较先进的DSLR可以选择11点甚至更多的焦点进行对焦，而大多数入门级DSLR使用的是5点对焦或7点对焦。