照相機為什麼能將光線轉為圖像

⑴ 照相機的成像原理是什麼

照相機的成像原理：照相機的光學成像系統是按照幾何光學原理設計的，利用光的直線傳播性質和光的折射與反射規律，以光子為載體，把某一瞬間的被攝景物的光信息量，以能量方式經照相鏡頭傳遞給感光材料，最終成為可視的影像。

照相機攝影時必須控制合適曝光量，也就是控制到達感光材料上的合適光子量。因為銀鹽感光材料接收光子量有一限定范圍，光子量過少形不成潛影核，過多形成過曝，圖像不能分辨。用光圈改變鏡頭通光口徑大小，控制單位時間到達感光材料光子量，用改變快門開閉時間控制曝光時間長短。

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照相機分類

1、按照相機使用的膠片和畫幅尺寸

可分為35mm照相機(常稱135照相機)、120照相機、110照相機、126照相機、中幅照相機、大幅照相機、APS相機、微型相機等。135照相機使用35mm膠片，其所拍攝的標准畫幅為24mm X 36mm，一般每個膠卷可拍照36張或24張。

2、按照相機的外型和結構

可分為平視取景照相機(VIEWFINDER)和單鏡頭反光照相機（單反相機）。此外還有折疊式照相機、雙鏡頭反光相機、平視測距器相機(RANGFINDER)、轉機、座機等等。

3、按照相機具有的功能和技術特性

可分為自動調焦照相機，電測光手控曝光照相機，電測光自動曝光照相機等。此外還有快門優先式、光圈優先式、程序控制式、雙優先式、電動卷片(自動卷片、倒片)照相機，自動對焦(AF)照相機，日期後背照相機，內裝閃光燈照相機等。

⑵ 照相機為什麼可以照相試敘述其成原理

照相機如何成像及其原理見圖：

●用相機拍攝景物時，景物反射的光線通過相機的鏡頭透射到CCD上。

CCD成像原理

●當CCD曝光後，光電二極體受到光線的激發釋放出電荷，感光元件的電信號便由此產生。

●CCD控制晶元利用感光元件中的控制信號線路對光電二極體產生的電流進行控制，由電流傳輸電路輸出，CCD會將一次成像產生的電信號收集起來，統一輸出到放大器。

●經過放大和濾波後的電信號被送到A/D，由A/D將電信號（此時為模擬信號）轉換為數字信號，數值的大小和電信號的強度即電壓的高低成正比。這些數值其實就是圖像的數據了。

●不過單依靠第4步所得到的圖像數據還不能直接生成圖像，還要輸出到數字信號處理器（DSP）。在DSP中，這些圖像數據被進行色彩校正、白平衡處理（視用戶在相機中的設定而定）等後期處理，編碼為相機所支持的圖像格式、解析度等數據格式，然後才會被存儲為圖像文件。

●最後，圖像文件就被寫入到存儲器上（內置或外置存儲器）。

⑶ 數碼相機的成像原理介紹

在對數碼相機的特點和基本組件了解之前，下面來了解一下數碼相機是如何工作的，這有利於更好地理解和掌握相機的各項關鍵參數，深入了解相機的性能。下面是我為大家精心推薦數碼相機的成像相關知識，希望能夠對您有所幫助。

相機的成像原理

當打開相機的電源開關後，主控程序晶元開始檢查整個相機，確定各個部件是否處於可工作狀態。如果一切正常，相機將處於待命狀態;若某一部分出現故障，LCD屏上會顯示一個錯誤信息，並使相機完全停止工作。

當用戶對准拍攝目標，並將快門按下一半時，相機內的微處理器開始工作，以確定對焦距離、快門的速度和光圈的大小。當按下快門後，光學鏡頭可將光線聚焦到影像感測器上，這種CCD/CMOS半導體器件代替了傳統相機中膠卷的位置，它可將捕捉到的景物光信號轉換為電信號。

此時就得到了對應於拍攝景物的電子圖像，由於這時圖像文件還是模擬信號，還不能被計算機識別，所以需要通過A/D(模/數轉換器)轉換成數字信號，然後才能以數據方式進行儲存。接下來微處理器對數字信號進行壓縮，並轉換為特定的圖像格式，常用的用於描述二維圖像的文件格式包括Tag TIFF(Image File Format)、RAW(Raw data Format)、FPX(Flash Pix)、JFIF(JPEG File Interchange Format)等，最後以數字信號存在的圖像文件會以指定的格式存儲到內置存儲器中，那麼一張數碼相片就完成拍攝了，此時通過LCD(液晶顯示器)可以查看所拍攝到的照片。

(1)當使用數碼相機拍攝景物時，景物反射的光線通過數碼相機的鏡頭透射到CD上。

(2)當CCD曝光後，光電二極體受到光線的激發而釋放出電荷，生成感光元件的電信號。

(3)CCD控制晶元利用感光元件中的控制信號線路對發光二極體產生的電流進行控制，由電流傳輸電路輸出，CCD會將一次成像產生的電信號收集起來，統一輸出到放大器。

(4)經過放大和濾波後的電信號被傳送到ADC，由ADC將電信號(模擬信號)轉換為數字信號，數值的大小和電信號的強度與電壓的高低成正比，這些數值其實也就是圖像的數據。

(5)此時這些圖像數據還不能直接生成圖像，還要輸出到DSP(數字信號處理器)中，在DSP中，將會對這些圖像數據進行色彩校正、白平衡處理，並編碼為數碼相機所支持的圖像格式、解析度，然後才會被存儲為圖像文件。

(6)當完成上述步驟後，圖像文件就會被保存到存儲器上,我們就可以欣賞了。

基本部件

1 鏡頭

鏡頭是一部相機的重要組件之一，可以說是相機的靈魂，數碼相機採用什麼鏡頭是一個非常重要的參數，也是區分不同檔次相機的重要指標。

雖然由於感光元件解析度有限，對鏡頭的光學解析度要求也比較低，但由於普通數碼相機的影像感測器要比傳統膠片的面積小得多，因此鏡頭的解析度需要很高，一般來說，數碼相機採用的光學鏡頭的解析能力一定要優於感光元件的解析度。例如，對於某一確定的被攝目標，水平方向需要100個像素才能完美再現其細節，如果成像寬度為10mm，則光學解析度為10線/mm的鏡頭完全能夠勝任;若成像寬度為1mm，則要求鏡頭的光學解析度必須在100線/mm以上。

2 閃光燈

閃光燈是增加曝光量的方式之一，尤其在光線較暗的場合，利用閃光燈可以使景物更加明桐備亮。圖1-6、圖1-7示出了數碼相機的內置閃光燈。數碼相機內置的閃光燈一般有三種模式，即自動閃光、強制閃光和關閉跡歷閃光，有的相機還具有消除紅眼、慢速同步閃光等功能。

3 取景器

數碼相機上使用的取景器有多種類型，包括LCD取景器、單反式取景器、旁軸式取景器等。

LCD屏幕有黑色和白色局州毀兩種類型，彩色又分為偽彩和真彩兩種，其中偽彩價格便宜，但顯示效果差;數碼相機中用於取景和回放的LCD都是質量較高的TFT真彩。在TFT LCD中又包括反射和透射兩種，反射式反射正面的環境光工作，從不同角度觀察差別較大，顯示較暗，但具有省電、造價低等優點;透射式依靠背後的燈光進行工作，角度變化小，顯示較亮，但耗電量較大。

作為大多數數碼相機必備的取景方式，利用LCD取景可以改正傳統相機取景的缺點，它可以回放照片，隨時顯示相機存儲器中記錄的全部照片影像，對於不滿意的作品可以刪除後重新拍攝，這樣可最大限度地節省存儲空間，並且可以及時地發現諸如構圖取景、用光等方面較明顯的問題。有的數碼相機還設計了可以旋轉的LCD屏幕，這樣使原來很困難的取景工作變得十分輕松，例如要拍攝靠近地面的植物的特寫鏡頭時，不用像使用傳統相機一樣趴在地上，只需將相機放低，然後將LCD屏幕翻過來即可。而一個人獨立外出旅行時，可以將鏡頭對准自己，將LCD屏幕轉過來，自己給自己來個特寫。

4 影像感測器

目前數碼相機所使用的影像感測器有CCD和CMOS兩種類型，前者技術已經很成熟，後者是新興的技術，代表未來的發展方向。

CCD(Chagre Couled Device)，即電荷耦合器，如圖1-12所示。目前被廣泛應用於大部分數碼相機上，這是一種特殊的半導體材料，它由大量獨立的光敏元件組成，這些光敏元件通常按矩陣排列。光線透過鏡頭照射到CCD上，並轉換成電荷，每個元件上的電荷量取決於其受到的光照強度。當攝影者按動快門時，CCD可將各個元件的信息傳送到模/數轉換器上，然後將模擬電信號轉變為數字信號，數字信號再以一定的格式壓縮後存入緩存內，這樣就完成了數碼相片的整個拍攝。

5 按鍵

在進行拍攝工作時，傳統相機大都通過按鍵或者轉動轉盤來實現，而數碼相機是通過菜單來選擇功能的，某些專業數碼單反相機為了適應傳統相機用戶的使用習慣，將一些常用功能設計成與傳統相機大體一致的方式。若在進行抓拍時，直接按按鍵比使用菜單進行設置更加快捷。

單反相機介紹

單反的全稱是“單鏡頭反光相機”(Single Lens Reflex Camera，縮寫為SLR camera)，又稱作單反相機，台灣及香港地區將單反相機稱作“單眼”相機。它是用一隻鏡頭並通過此鏡頭反光取景的相機。所謂“單鏡頭”是指攝影曝光光路和取景光路共用一個鏡頭，不像旁軸相機或者雙反相機那樣取景光路有獨立鏡頭。“反光”是指相機內一塊平面反光鏡將兩個光路分開：取景時反光鏡落下，將鏡頭的光線反射到五棱鏡，再到取景窗;拍攝時反光鏡快速抬起，光線可以照射到感光元件CMOS上。

單反並非數碼時代的產物，早在膠片時代就已經存在單反相機。隨著照片的載體走向數碼化，單反也隨同進入數碼時代，現在我們所說的單反通常都是說單反數碼相機。

⑷ 照相機的原理

照相機的工作過程，概略地說是應用光學成像原理，通過照相鏡頭將被攝物體成像在感光材料上。下面將粗略地介紹攝影光學成像原理：人類對於光的本性的認識，光線的傳播及透鏡成像原理。

人類對於光的本性的認識經歷了漫長而又曲折的過程。在整個18世紀中，光的微粒流理論在光學中仍占優勢，人們普遍認為光是微小的粒子組成的，從點光源發出並以直線向四面八方輻射。19世紀初，以楊氏（Young）和菲涅耳（Fresnel）的著作為代表逐步發展成今天的波動光學體系。如今對光的本性認識是：光和實物一樣，是物質的一種，它同時具有波的性質和微粒（量子）的性質，但從整體來說，它既不是波，也不是微粒，也不是它們的混合物。

從本質上，講光和一般無線電波並無區別，光和電磁波一樣是橫波，即波的振動方向與傳播方向垂直。一個發光體就是電磁波的發射源，發光體發射的電磁波向周圍空間傳播，和水波波動產生的波浪向四周傳播相似。強度最大或最小的兩點距離稱為波長，用λ表示。傳播一個波長所需的時間稱為周期，用T表示，一個周期就是一個質點完成一次振動所需要的時間。1秒內振動的次數稱為頻率，用ν表示。經過1s振動傳播的距離稱為速度，用「v」表示。波長、頻率、周期和速度之間有如下關系：
v=λ/T ，ν=1/T，v=λν

由此可見，光的波長與頻率成反比。實際上光波只佔整個電磁波波段的很小一部分。波長在400～700nm的電磁波能夠為人眼所感覺，稱為可見光，超過這個范圍人眼就感覺不到了。不同波長的可見光在我們的眼睛中產生不同的顏色感覺，按照波長由長到短，光的顏色依次是紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等色。不同波長的電磁波在真空中具有完全相同的傳播速度，數值是c=300,000km/s。

光既然是電磁波，研究光拇�ノ侍猓�Ω檬且桓霾ǘ��ノ侍猓��竊諫杓普障嗷�低芳捌淥�庋б瞧魘保�⒉話壓飪醋魘塹緔挪ǎ��前壓飪醋魘悄艽�ツ芰康募負蝸擼�凶齬庀摺9庠碅發光就是向四周發出無數條幾何線，這無數條具有方向的幾何線就叫做光線。這樣在幾何光學中研究光的傳播問題，就變成了一個幾何問題、數學問題，問題簡化多了。

下面敘述幾何光學的幾個基本定律——光線的傳播規律：

(1)光的直線傳播定律 光在均勻介質中，是沿著直線傳播的，即在均勻介質中光線為一直線。光的直線傳播現象在日常生活中隨時隨地可以見到，如物體被光照射而成影，小孔成像等。光的直線傳播引出了光線這個概念。

(2)光的獨立傳播定律 光的傳播是獨立的，當不同光線從不同方向通過介質某一點時，彼此互不影響。當兩支光線會聚於空間某一點時，它的作用為簡單的疊加。光線的這一性質，使被拍攝物體各點的光互不影響地進入照相鏡頭，在成像面上成像。

(3)光的反射定律 當光傳播到兩種不同介質的分界面時，就會改變傳播方向，發生光的反射。光的反射定律指出：

①入射光線、反射光線和分界面上光投射點的法線在同一平面內，人射光線與反射光線分別位於法線的兩側。

②人射角和反射角相等。入射光線與法線N的夾角記為入射角，用i表示；反射光線與法線N的夾角記為反射角，用α表示。則有i=α。光的反射現象還具有可逆性，假如光線逆著原來反射光線方向入射到界面上，那麼它將逆著原來入射光線的方向反射出去。隨著界面的不同，反射又可分為定向反射和漫反射。從一個方向入射到光亮、平整的鏡子上的光線，入射點都落到同一平面上，其反射都向著同一方向，則稱為定向反射。當光從一個方向投射到粗糙表面上時（如毛玻璃面等），由於粗糙面可以看成由許多角度不同的小平面組成，光線便從各個不同的方向反射出去，稱為漫反射。但需注意在漫反射現象中，就每一條光線而言都還是遵循反射定律的。

光的反射，在照相術中起著相當重要的作用。例如人本身並不發光，但當光線從各個角度照射到人身上後，光線便可從各個角度有所反射。我們常利用反射光進行拍照，就是遵循光的反射定律。