單反相機的工作原理

單反相機的原理看似複雜,其實一點也不簡單。 這麼一個黑盒子是如何拍攝出照片的呢? 相機能拍攝照片,需要三個基本組件,分別是光圈,相機快門,以及傳感器。 我們先來了解一下光圈。 鏡頭前部是一塊透鏡,它可以折射進入相機的光,並將它們聚焦到一個焦點上。 鏡頭的後面就是光圈,它由多個螺旋形的小葉片組合而成,可以放大和縮小。 如果光圈接近關閉時,稱爲高光圈,如果光圈打開很大時,稱爲低光圈。 光圈有兩個非常實用的功能,一個功能是限制進入相機鏡頭的光線總量,從而使照片變亮或變暗。 另外一個功能是用來減少景深,景深是被聚焦平面的寬度。 比如你將光圈調到1.4,那麼就只有開屏器是對焦的,屏子和屏塞都是模糊的。 爲什麼會這樣呢?開屏器反射過來的點光源,通過透鏡後,會被折射並穿過光圈,然後剛好聚焦在傳感器上,所以開屏器就能拍得很清楚。 但是屏子反射過來的點光源,來到傳感器上時,光並沒有聚焦在一個點上,而是一個光錐,光錐越大,就越容易失焦。 這就導致屏子看起來很模糊,屏塞也是一樣的原因。 那如何讓開屏器,屏子和屏塞都能拍得很清楚呢? 很簡單,只需要將光圈大小調整到22就可以了。 當光源從開屏器反射過來通過透鏡時,由於光圈調整的很小,阻擋了很多光線,從光圈穿過的點光源就能聚焦在傳感器上。 同樣的道理,屏子和屏塞也會跟開屏器一樣進行聚焦,最終開屏器,屏子和屏塞就都能看清楚了。 除了鏡頭外,在鏡頭的後面,我們還能看到鏡盒和其他核心部件,它們包括反光板,以及快門,快門後面的傳感器,和頂部的這個五棱鏡。 當光線進入鏡盒時,光線會被反光板反射來到五棱鏡,之後被反射到取景器,這樣我們就能通過取景器觀察到需要拍攝的物體了。 當我們開始拍照時,反光板就會抬起來,然後光線會來到快門。 快門由兩塊簾木組合而成,當我們拍攝照片時,下簾木會落下,讓光線進入傳感器,一旦傳感器達到曝光所需的時間,上簾木就會帶着傳感器,阻擋光線的進入。 我們現在完整看一下這個過程,光線先來到反光板,然後被反射,接着光線來到五棱鏡,進入取景器。 當按下快門時,反光板抬起,光線來到快門,下簾木落下,光線進入傳感器,之後上簾木落下,光線被阻止,同時反光板下落,將光線再次反射到取景器。 現在我們看一下光線進入傳感器後是如何變成一張照片的。 傳感器由數百萬個像素組成,像素由紅綠藍三種顏色構成,每個像素都非常的小。 傳感器由三部分組成,分別爲微透鏡,綠色片和光電二極管,我們只觀察其中的一個像素,看看這三層是如何工作的。 當光線來到微透鏡時,光線會被聚焦到一條狹窄的路徑上,然後根據綠光片的顏色,所有不是綠光片顏色的光子都將被吸收,所以只有紅色的光子能到達光電二極管上。 紅色光子擊中光電二極管後,光電二極管將光子轉換成電能並存儲電子電荷,每個像素有一個放大器,能吸收積累的電荷並放大它。 然後相機開始逐航讀取傳感器電荷信息,並將信息發送到魔術轉換器,接着轉換器根據電荷的強度信息,將信息轉換爲0和1的二進制數據。 二進制數據被髮送到處理器進行處理,最終就形成了我們所能看到的照片。