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摘 要:照相机作为一种发明,教师不仅教学生怎么使用,而且应该告诉学生发明照相机的思路历程,引导学生以一个发明者的思路去了解认识照相机的原理及其结构。从而培养他们的提出问题、分析问题和解决问题的创造性思维能力。
关键词:照相机结构 讲解 创造性思维
中图分类号:G640 文献标识码:A 文章编号:1672-8882(2012)08-079-01
完整的照相系统分为两大系统:一是凸透镜成像系统,二是影像的记录系统。今天的数码照相机与传统照相机的区别就在于影像的记录系统不同,它是利用一种光、电转换装置,把光信号转化为模拟的电流信号,然后经过模/数转换、压缩、储存完成了影像的记录。影像成为“永恒”具有可行性。但如何完善“第三只眼睛”呢？我们还要围绕目的——影像展开,那么,我们影像这个结果有什么要求呢？即把目的细化、分解成为可见的目标。
一、目标的分解
（一）清晰
得到的影像必须清晰,要保证清晰,必须了解影响清晰度的因素有哪些。为了不至于出现遗漏某些因素,我们就从影像形成的源头考察。影像是由光照射到被拍照物体,被反射或透射经过镜头成像在一种载体上的过程。所以不同的布光,画面效果不同,影像的清晰度不同,用光是照相机外部因素,这里暂且不讲述。但同学们要注意在摄影实践活动中,要保证影像清晰,如何配光是一个不能忽视的因素。
镜头。那么,镜头这个成像元件会不会影响成像的质量呢？照相机的镜头成像质量当然直接影响影像的清晰度,表征镜头成像清晰度的参数是镜头的分辨率。分辨率高的镜头成像清晰度高于分辨率低的镜头。科学家经过多次实验还得知,单个透镜片成像质量较差,而多个镜片组合的凸透镜组成像质量得到大幅度提高,所以镜头的结构是由多个镜片组合成的凸透镜组。当然,镜头的价位越高,其分辨率越高,影像的清晰度越高。
对焦机构。物体经过镜头成像在胶片这样一种载体之上,胶片的位置在记录影像环节作为一种变量,会不会影响影像的清晰呢？蜡烛成像的实验已经证明了胶片必须处于影像所在的位置,其上的影像才是最清晰的。但是,在具体的拍摄实践活动中,被拍摄物体物距是不同的,影像的位置也不是固定的,但无论像在什么位置,每次拍摄,胶片都应处于影像所在的平面。这样以来,我们就需要根据物距不同调整镜头的位置（因胶片易弯曲,调整胶片的位置不方便）使镜头中心到胶片的距离等于像距,亦即使影像成像在胶片平面上,从而形成一个清晰影像。我们把这个过程称之为对焦（调焦）,这个机构就是对焦机构。所以,对焦（调焦）的“焦”不是“焦距”的简称,而是“焦点”的简称。
光圈与快门。胶片在记录、显现影像时,会不会影响影像的清晰度呢？照相机作为人类第三只眼睛,胶卷就相当于人眼的视网膜,视网膜在感光时,光线不能太亮,也不能太暗,否则都看不清楚,那么作为胶卷,在记录影像时,也会有如此的限制呢,实验表明,确实如此,胶卷在接受曝光时,曝光量不能太多也不能太少,否则记录的影像细节不清晰,层次不丰富。但被拍照物体有亮有暗,如何调和二者之间的矛盾,从两方面着手,一是调整曝光量在时间轴上的分量,起用了快门机构,通过调整曝光时间来控制曝光量,从而使胶片曝光准确;二是整曝光量在空间上的分量,起用了光圈机构,通过调整镜头的通光量来控制曝光量,从而使胶片曝光准确。最终使影像在记录环节保持清晰。所以快门与光圈机构是一对孪生姐妹,她们都围绕着共同的使命——控制曝光量应运而生。开大点光圈、缩短点曝光时间与缩小光圈、延长点曝光时间对应的曝光量是相同的。二者之间是相互配合的关系。
当然胶片在记录影像时,不仅其位置、曝光量会影响影像的清晰度,其自身的一些性能、冲洗条件也会影响最终影像的质量。因与照相机结构无关,暂不论述。
（二）大小的控制
除清晰这个目标之外,我们对影像的大小也非常关心,在拍摄的实践活动中需要有意识地控制大小。影响影像的放大倍数的因素有两个,一是物距;二是焦距。物距越近,像的放大倍数越大;反之,越小。焦距越大,像的放大倍数越大;反之,越小。如果镜头的焦距都是固定的,频繁更换镜头比较麻烦,镜头的焦距能不能实现可变呢？即变焦距镜头。
变焦距镜头。照相机镜头的焦距是如何实现变化的呢？这就和它的结构有关系,镜头是一个由多个镜片组合成的凸透镜组,单个镜片的焦距是固定不变的,通过改变镜片相互的位置关系从而改变镜头的组合焦距。这就是变焦距镜头的工作原理。
（三）图像的预览
从理论上,我们最关心的“清晰”和“大小”两个问题得到解决是可行的,但在实际拍照中,按下快门之前,影像的具体效果如何,我们也同样关注,也就是实现影像的预览。预览影像的装置就称之为取景器。
取景器。但大家知道照相机镜头是一个凸透镜系统,成的是实像,实像是人肉眼看不见的,如何做到所拍即所见呢？一种方案通过另外一个与摄影镜头相同焦距的镜头取景,在其后置放平面镜转化为虚像,从而被人眼所见。只是这个用于取景的镜头位置要尽可能与摄影镜头相接近,这样取景范围与拍摄范围才接近。这种取景方式的照相机由于有两个镜头,即两个光轴,所以称之为异轴取景器。异轴取景器有空间视差,尤其是近距离摄影时,空间视差大。而另一种方案就是实现同一个镜头即用于拍照又于取景,二者共用一个镜头。这种称之为同轴取景器,它借用一个反光镜实现了同轴取景。就是同轴取景器。同轴取景器由于不能同时取景与拍照,所以有时间视差。
综上所述,照相机的基本结构是由镜头、对焦机构、光圈、快门、取景器这几部分组成。
二、疑点解释
景深表。观察我们的照片会惊喜的发现照片上有一定的纵深范围的景物都是清晰的,并不像先前所讲的只有对焦物平面上的物体是清晰的,其它物体由于不成像在胶片平面上所以是模糊的。这又是因为什么呢？原来这种矛盾和人眼的视觉鉴别率有关,看似清晰只是人眼的主观感受而已,不是绝对清晰。这段人眼感觉清晰的纵深范围就称之为景深,根据影响景深的三个因素:光圈、物距、焦距对景深影响的规律制作了一个测读景深的表格,就是景深表。景深表是照相机一个附属结构组成,有些相机没有。
关键词:照相机结构 讲解 创造性思维
中图分类号:G640 文献标识码:A 文章编号:1672-8882(2012)08-079-01
完整的照相系统分为两大系统:一是凸透镜成像系统,二是影像的记录系统。今天的数码照相机与传统照相机的区别就在于影像的记录系统不同,它是利用一种光、电转换装置,把光信号转化为模拟的电流信号,然后经过模/数转换、压缩、储存完成了影像的记录。影像成为“永恒”具有可行性。但如何完善“第三只眼睛”呢？我们还要围绕目的——影像展开,那么,我们影像这个结果有什么要求呢？即把目的细化、分解成为可见的目标。
一、目标的分解
（一）清晰
得到的影像必须清晰,要保证清晰,必须了解影响清晰度的因素有哪些。为了不至于出现遗漏某些因素,我们就从影像形成的源头考察。影像是由光照射到被拍照物体,被反射或透射经过镜头成像在一种载体上的过程。所以不同的布光,画面效果不同,影像的清晰度不同,用光是照相机外部因素,这里暂且不讲述。但同学们要注意在摄影实践活动中,要保证影像清晰,如何配光是一个不能忽视的因素。
镜头。那么,镜头这个成像元件会不会影响成像的质量呢？照相机的镜头成像质量当然直接影响影像的清晰度,表征镜头成像清晰度的参数是镜头的分辨率。分辨率高的镜头成像清晰度高于分辨率低的镜头。科学家经过多次实验还得知,单个透镜片成像质量较差,而多个镜片组合的凸透镜组成像质量得到大幅度提高,所以镜头的结构是由多个镜片组合成的凸透镜组。当然,镜头的价位越高,其分辨率越高,影像的清晰度越高。
对焦机构。物体经过镜头成像在胶片这样一种载体之上,胶片的位置在记录影像环节作为一种变量,会不会影响影像的清晰呢？蜡烛成像的实验已经证明了胶片必须处于影像所在的位置,其上的影像才是最清晰的。但是,在具体的拍摄实践活动中,被拍摄物体物距是不同的,影像的位置也不是固定的,但无论像在什么位置,每次拍摄,胶片都应处于影像所在的平面。这样以来,我们就需要根据物距不同调整镜头的位置（因胶片易弯曲,调整胶片的位置不方便）使镜头中心到胶片的距离等于像距,亦即使影像成像在胶片平面上,从而形成一个清晰影像。我们把这个过程称之为对焦（调焦）,这个机构就是对焦机构。所以,对焦（调焦）的“焦”不是“焦距”的简称,而是“焦点”的简称。
光圈与快门。胶片在记录、显现影像时,会不会影响影像的清晰度呢？照相机作为人类第三只眼睛,胶卷就相当于人眼的视网膜,视网膜在感光时,光线不能太亮,也不能太暗,否则都看不清楚,那么作为胶卷,在记录影像时,也会有如此的限制呢,实验表明,确实如此,胶卷在接受曝光时,曝光量不能太多也不能太少,否则记录的影像细节不清晰,层次不丰富。但被拍照物体有亮有暗,如何调和二者之间的矛盾,从两方面着手,一是调整曝光量在时间轴上的分量,起用了快门机构,通过调整曝光时间来控制曝光量,从而使胶片曝光准确;二是整曝光量在空间上的分量,起用了光圈机构,通过调整镜头的通光量来控制曝光量,从而使胶片曝光准确。最终使影像在记录环节保持清晰。所以快门与光圈机构是一对孪生姐妹,她们都围绕着共同的使命——控制曝光量应运而生。开大点光圈、缩短点曝光时间与缩小光圈、延长点曝光时间对应的曝光量是相同的。二者之间是相互配合的关系。
当然胶片在记录影像时,不仅其位置、曝光量会影响影像的清晰度,其自身的一些性能、冲洗条件也会影响最终影像的质量。因与照相机结构无关,暂不论述。
（二）大小的控制
除清晰这个目标之外,我们对影像的大小也非常关心,在拍摄的实践活动中需要有意识地控制大小。影响影像的放大倍数的因素有两个,一是物距;二是焦距。物距越近,像的放大倍数越大;反之,越小。焦距越大,像的放大倍数越大;反之,越小。如果镜头的焦距都是固定的,频繁更换镜头比较麻烦,镜头的焦距能不能实现可变呢？即变焦距镜头。
变焦距镜头。照相机镜头的焦距是如何实现变化的呢？这就和它的结构有关系,镜头是一个由多个镜片组合成的凸透镜组,单个镜片的焦距是固定不变的,通过改变镜片相互的位置关系从而改变镜头的组合焦距。这就是变焦距镜头的工作原理。
（三）图像的预览
从理论上,我们最关心的“清晰”和“大小”两个问题得到解决是可行的,但在实际拍照中,按下快门之前,影像的具体效果如何,我们也同样关注,也就是实现影像的预览。预览影像的装置就称之为取景器。
取景器。但大家知道照相机镜头是一个凸透镜系统,成的是实像,实像是人肉眼看不见的,如何做到所拍即所见呢？一种方案通过另外一个与摄影镜头相同焦距的镜头取景,在其后置放平面镜转化为虚像,从而被人眼所见。只是这个用于取景的镜头位置要尽可能与摄影镜头相接近,这样取景范围与拍摄范围才接近。这种取景方式的照相机由于有两个镜头,即两个光轴,所以称之为异轴取景器。异轴取景器有空间视差,尤其是近距离摄影时,空间视差大。而另一种方案就是实现同一个镜头即用于拍照又于取景,二者共用一个镜头。这种称之为同轴取景器,它借用一个反光镜实现了同轴取景。就是同轴取景器。同轴取景器由于不能同时取景与拍照,所以有时间视差。
综上所述,照相机的基本结构是由镜头、对焦机构、光圈、快门、取景器这几部分组成。
二、疑点解释
景深表。观察我们的照片会惊喜的发现照片上有一定的纵深范围的景物都是清晰的,并不像先前所讲的只有对焦物平面上的物体是清晰的,其它物体由于不成像在胶片平面上所以是模糊的。这又是因为什么呢？原来这种矛盾和人眼的视觉鉴别率有关,看似清晰只是人眼的主观感受而已,不是绝对清晰。这段人眼感觉清晰的纵深范围就称之为景深,根据影响景深的三个因素:光圈、物距、焦距对景深影响的规律制作了一个测读景深的表格,就是景深表。景深表是照相机一个附属结构组成,有些相机没有。