照相机是人们最常用到的摄影光学器械,照相机的产生对社会产生了很大的影响,它帮助我们记住了历史。照相机的工作原理是被摄景物反射出的光线通过照相镜头和控制曝光量的快门聚焦后,被摄景物在暗箱内的感光材料上形成潜像,经冲洗处理构成永久性的影像的一个过程。
照相机的历史
照相机最初的结构十分简单,仅包括暗箱、镜头和感光材料。现代照相机经过发展变得比较复杂,具有镜头、光圈、快门、测距、取景、测光、输片、计数、自拍等系统。照相机是一种结合光学、精密机械、电子技术和化学等技术的复杂产品。
照相机
公元前400年,墨子所著《墨经》中已有针孔成像的记载。13世纪,在欧洲出现了利用针孔成像原理制成的映像暗箱,人可以进入暗箱观赏映像或描画景物。1550年,意大利的卡尔达诺将两个凸透镜置于原来的针孔位置上,映像的效果变得非常好,比暗箱更为明亮清晰。1558年,意大利的巴尔巴罗在卡尔达诺装置的基础上加上光圈,使成像清晰度大为提高。1665年,德国僧侣约翰章设计制作了一种小型的可携带的单镜头反光映像暗箱,但当时没有感光材料,这种暗箱只用在绘画领域。
1822年,法国的涅普斯制出了世界上第一张照片,但这张照片成像不太清晰,而且需要8个小时的曝光。1826年,涅普斯又在涂有感光性沥青的锡基底版上通过暗箱拍摄了一张照片。
1839年,法国的达盖尔制成了世界上第一台实用的银版照相机。这个照相机是由两个木箱组成,把一个木箱插入另一个木箱中进行调焦,用镜头盖作为快门来控制长达30分钟的曝光时间,能拍摄出清晰的图像。
1860年,英国的萨顿设计出带有可转动的反光镜取景器的原始的单镜头反光照相机。1862年,法国的德特里把两只照相机放在一起,一只用于取景,一只用于照相,构成了双镜头照相机的原始形式。1880年,英国的贝克制成了双镜头的反光照相机。
感光材料也在不断发展。1871年,出现了用溴化银感光材料涂制的干版。1884年,又出现了用硝酸纤维做基片的胶卷。
放大技术和微粒胶卷的出现使得镜头的质量相应提高。1902年,德国的鲁道夫利用赛得尔在1855年建立的三级像差理论和1881年阿贝研究成功的高折射率低色散光学玻璃,制成了著名的“天塞”镜头,这个镜头的成像质量很高。在此基础上,1913年德国的巴纳克设计制作了使用底片上打有小孔的、35毫米胶卷的小型莱卡照相机。
1930年出现彩色胶卷。1931年,德国的康泰克斯照相机装有运用三角测距原理的双像重合测距器,这就大大提高了调焦准确度,并首先采用了铝合金压铸的机身和金属幕帘快门。
1935年,德国出现了埃克萨克图单镜头反光照相机,这让调焦和更换镜头更加方便。为了使照相机曝光准确,1938年柯达照相机开始装用硒光电池曝光表。1947年,德国开始生产康泰克斯S型屋脊五棱镜单镜头反光照相机,使取景器的像不再左右颠倒,并将俯视改为平视调焦和取景,使摄影更为方便。
1956年,德国发明了自动控制曝光量的电眼照相机。1960年以后,照相机开始采用了电子技术,出现了多种自动曝光形式和电子程序快门。1975年以后,照相机的操作开始实现自动化。
照相机的种类
照相机种类繁多,分类方法也有很多。按用途可分为风光摄影照相机、印刷制版照相机、文献缩微照相机、显微照相机、水下照相机、航空照相机、高速照相机等;按照相胶片尺寸,可分为110照相机、126照相机、135照相机、127照相机、120照相机、圆盘照相机;按取景方式分为透视取景照相机、双镜头反光照相机、单镜头反光照相机。
任何一种分类方法都不能将所有的照相机囊括在内,同一照相机又可归入不同种类,如135照相机按其取景、快门、测光、输片、曝光、闪光灯、调焦、自拍等方式的不同,就构成一个复杂的型谱。
照相机的工作原理
照相机是如何工作的呢?它利用光的直线传播性质和光的折射与反射规律,以光子为载体,把某一瞬间的被摄景物的光信息量,以能量方式经照相镜头传递给感光材料,最终成为可视的影像。
照相机的光学成像系统是按照几何光学原理设计的,并通过镜头,把景物影像通过光线的直线传播、折射或反射准确地聚焦在像平面上。
摄影时,必须严格控制曝光量,也就是控制到达感光材料上的合适的光子量。因为银盐感光材料接收光子量的多少有一限定范围,光子量过少不会形成潜影核,光子量过多会造成曝光,图像又不能分辨。照相机是用光圈改变镜头通光口径大小来控制单位时间到达感光材料的光子量,同时用改变快门的开闭时间来控制曝光时间的长短。
照相机的构造
要完成摄影这个工作,照相机大致要具备成像、曝光和辅助三大结构系统。成像系统包括成像镜头、测距调焦、取景系统、附加透镜、滤光镜、效果镜等;曝光系统包括快门机构、光圈机构、测光系统、闪光系统、自拍机构等;辅助系统包括卷片机构、计数机构、倒片机构等。
镜头是用以成像的光学系统,由一系列光学镜片和镜筒所组成,每个镜头都有焦距和相对口径两个特征数据;取景器是用来选取景物和构图的装置,通过取景器看到的景物,凡能落在画面框内的部分均能拍摄在胶片上;测距器可以测量出景物的距离,它常与取景器组合在一起,通过连动机构可将测距和镜头调焦联系起来,在测距的同时完成调焦。
光学透视或单镜头反光式取景测距器都要人工手动操作,并用肉眼进行分析判断。此外测距的方法还有光电测距、声呐测距、红外线测距等,这样就可免除手动操作,又能避免肉眼判断带来的误差,以实现自动测距。
快门是照相机的重要组成部分,它主要用来控制曝光量,最常见的快门有镜头快门和焦平面快门两类。镜头快门镜头由一组很薄的金属叶片组成,在主弹簧的作用下,连杆和拨圈的动作使叶片迅速地开启和关闭;焦平面快门由两组部分重叠的帘幕构成,装在焦平面前方附近。两组帘幕按先后次序启动,以便形成一个缝隙。缝隙在胶片前方扫过,以实现曝光。