相機的原理 @ kathleen08的部落格

、相機的基本原理

大體上來說，相機是由機身與鏡頭組合而成，底片裝在機身背後，被攝體被光線照射時會吸收部分光線，反射其他的各種光線，透過相機的特殊構造，將影像投射在機身後方因而紀錄在底片上，使被攝體的影像可以重現，如此而已。

基本上光線是以直線方式射出，不會轉彎，因此人類應用此原理，設計出『映寫暗箱』（暗室），它是相機的前身，當時是藝術家用來輔助繪畫而設計出來的；其間人們又發現了某些化學物質（例如鹵化銀）受光線照射後會分解成金屬銀（反正就是會收光線反應而改變顏色啦！），各位不曉得有沒有看過曬藍圖？他們的原理很相近，只是曬藍圖的感光光線是紫外線。聰明的人類就將二者結合，演化成相機的雛形-針孔相機。

接著再透過光圈來改善影像的清晰度（減少繞射現象，將來有機會會介紹到）、以快門來調節曝光的時間長短，最後演變成現在的相機，而近年內科技發達，使得功能面無限的延伸。

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二、針孔相機的製造

既然要介紹相機的原理，當然要玩玩針孔相機，這會使各位初學者能夠更深刻的體會到光線的奧秘。下圖是摘自『攝影指南全集-用心作個攝影家』約翰.海巨格/著，王信/審訂P21的圖面，簡單的針孔相機示意圖：

它的製作方法相當簡單，主要材料有：一個鞋盒、一片鋁箔、一張軟片（負片）及一塊黑布即可。首先在盒子的一側割一個方洞，然後貼上一片鋁箔，要確定接縫處不可漏光；接下來用一根針，在鋁箔紙正中央戳一個整齊的小孔(要用鋁箔紙是因為如果用卡紙無法戳出整齊的孔) ，如此針孔相機即初步完成。

接著將針孔相機移到一個暗室（務必非常的暗，伸手不見五指才可，軟片才不會曝光），剪下一張ISO 100的軟片(負片)固定在盒內針孔的正對面，請將軟片塗有乳化劑的那一面朝外（簡單的判斷就是會彎曲的那一面朝外），再用黑布（也可以用黑色的塑膠袋）將盒子蓋住。

接著就要進行最令人興奮的一刻了！將針孔向西拿到陽光下（盡量不要正中午），鋁箔紙那一面對準被攝體，然後掀開針孔上頭的黑布讓盒內的軟片曝光，掀開的時候注意不要移動到針孔相機。至於曝光多久才算完成很難判斷，不過，大約三秒��吧。曝光完成後，立刻用黑布把針孔蓋起來，將盒子放進暗室，取出軟片，進行沖洗就可以看結果了。

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三、相機的構造

不論簡易型或單眼相機，都有五個基本構造:鏡頭、機身、光圈、快門和觀景窗。筆者一一來介紹相機的各部位名稱及其功能:

鏡頭

鏡頭有如人眼用以捕捉景物，通常由數個到十數個不等的凹凸透鏡組合而成，且多為成雙配對，再經過特殊的鍍膜處理，使景物減少耀光、折光，提高影像畫質。一般而言，以鏡頭焦點距離的長短（焦距focal length)來分類，約為標準鏡頭、廣角鏡頭、望遠鏡頭及變焦鏡頭等四大類。分別介紹如下:

(一)標準鏡頭:

標準鏡頭的焦距為5Omm，其呈現的影像與肉眼所見的景物相似，視角53度(近似人眼，為計算方便都用50mm表示)；焦距約等於使用底片對角線的長度；以一般135底片而言約43mm、120底片約80mm或75mm，最大光圈值較大，適合拍攝一般風景或人物肖像照片。　　　　　

(二)廣角鏡頭:

廣角鏡頭為焦距5Omm以下的短焦距鏡頭，其拍攝視野較寬，即視角較大(EX：24mm的視角約為84度)，從觀景窗看到的景物呈現於照片上會會變小，不過景深較深長。適合拍攝寬闊的全景、風景照、俯瞰景觀等景物。也有視角180度的魚眼鏡頭，從17mm~7.5mm的都有，可誇張前景，影像扭曲現象。

(三)望遠鏡頭:

望遠鏡頭為焦距5Omm以上的長焦距鏡頭。能夠拉近遠距離的景物，會壓縮空間感，視角較小，景深也會變短，適合拍攝遠距離的大自然景觀，自然生態的動植物及人物的特寫鏡頭。

(四)變焦鏡頭:

變焦鏡頭即結合了以上三種鏡頭的功能為一身，擁有多重焦距，如28mm~l35mm的變焦鏡頭，即等於同時擁有廣角、標準及望遠三種鏡頭。有了它，可以免於拆換鏡頭與攜帶的不便，近來已經非常普遍，但是它的光圈通常都無法做到很大。現在一般高級的傻瓜相機亦都配有變焦鏡頭，價格不過二至四千元。

鏡頭的視角

機身

機身肩負著連接所有攝影配備的重責大任，因此人們對機身的改良與變革也最大，但一般而言它有幾個主要的機構：

（一）測光機構

現在的相機都內含有測光表，通常位於機身內五稜鏡旁的底片室下方。測光數值顯示裝置在老一代的相機是指針式的；後來有發光二極體 (CED)，用燈光顏色來區分曝光量，現在則多為液晶顯示(LCD)。因應底片感光度的不同，機身本身也一定會附有底片感光度調整裝置，用來設定底片的感光數值 (ASA、ISO)，這是測光機構。

（二）曝光機構

它的主體當然就是快門了，不過快門的詳細介紹容後面進階課程再詳述。其他還有曝光補償功能，(exposure compensation dial)為了不同的景象決定曝光指數，在某些複雜的光線環境下，測光表是會被大自然所欺騙的，因此需要他來幫助檢測光度調整曝光。還有一個最常用的功能就是自拍器嘍。

（三）底片處理機構

傳統相機裝片、捲片、退片等都是手動的，因此有些新手時常發生一些狀況：很高興的拍完一卷底片後發現沒上片成功，竟然都是空捲；拍完後忘記捲片而發生雙重曝光等。而現在很多相機都有馬達捲片器，可自動裝片、按完快門後自動捲片、拍完自動退片、甚至強迫退片等功能。特別一提：有時候重複曝光也是攝影技巧的一種，因此除非是簡單的傻瓜相機，不然也都有附加此裝置。再來就是機背，可以在相片中加上日期、時間...等，乃至於數位相機的CCD感光材、高寫錄的記憶卡、LCD顯示螢幕！

（四）取景及對焦系統

　　以單眼相機為例：被攝體光線經過相機鏡頭，到達反射鏡時，反射鏡將光線折射至五角稜鏡上，當按下快門曝光時會彈起，搭配光圈與快門以取得適當的曝光量，將影像紀錄於軟片上。光線再反射到毛玻璃（可增加對焦的方便性）到達五稜鏡，使光線正確的折射至觀景窗內；觀景窗則具取景與對焦功能。另外有景深預觀鈕，可預先觀測拍攝物之清晰範圍（有關景深的介紹容後詳述）