单反相机的光学结构原理是什么？

发表于 2023-4-1 08:08:14

单反相机的光学结构原理是什么？

鬼子进了村部 · 发表于 2023-4-1 08:08:40

单反的光学结构提出的目的是用以改进之前广泛使用的旁轴取景器的几大弊端。
虽然大家都不是所见即所得，但是旁轴取景：

取景器与镜头不在同一轴向上，光线也并不是来自于镜头，所以取景会有视差。
因为光线不来自镜头，所以景深无法预览。（单反加了磨砂屏）
如果是变焦镜头自然也无法预览变焦的视野变化。（改进的方法是会在取景器内置一些电子标线示意和安排视差矫正旋钮）
因为取景器在机身侧方，所以镜头体积一旦超过某个点，就可能部分遮住取景器的视野。

旁轴取景可以看见镜头

HMMM，所以某些试图复古的厂很自觉的打上“慢拍的优雅”标语。
而单反作为解决旁轴部分问题的过渡机型，开创性的使用了反光板来解决取景器位置高于镜头但又能从镜头获取视角的问题。
反光板放下，光线从镜头进来反射到五棱镜or五面镜上完成取景。按下快门，反光板抬起取景中断，但反光板后面的感光元件得以接收光线，和快门帘幕的开合一起完成成像记录。

单反相机的光学结构原理是什么？-2.jpg

上图是单反剖面结构，镜头后方斜着的就是反光板。
当然这种结构本身也是有弊端的。主要有

无法实时预览曝光
光学组件太占地方
光学取景器还是有损取景
好的光学组件成本高
反光板运动产生振动
反光板运动造成取景黑视
反光板运动限制连拍速度

所以为了解决单反的问题，加上半导体技术不断进步，cmos本身读取速度的提升。不少单反相机也可以开启反光板抬起直接用cmos取景对焦的模式。基本跟微单没什么区别。比如佳能就率先在单反上（1dc）实现了抬起反光板录制4k视频的功能。
而旗舰级的体育机单反因为反光板抬起和落下的动作限制了最高连拍速度，因此佳能的旗舰机身如1dx2开始配备了双核全像素相位对焦的cmos，一直到1dx3实现了反光板抬起后对焦的精度连拍速度上的提升。

单反相机的光学结构原理是什么？-3.jpg

佳能1dc

而08年松下推出了世界首台可换镜头无反相机以后，单反这种过渡性结构注定走向末路。目前佳能和尼康已经全面倒向无反市场。
顺便po几个纪录:
首台机身防抖单反-美能达a7
首台微单-松下G1
首台五轴防抖相机-奥巴em5
首台眼睛优先检测对焦相机-奥巴epl2
首台10bit 4k內录相机-松下gh5
往期：
奥之心（奥林巴斯）OM-5评测 V1.0索尼E卡口镜头红黑榜(2022版）M43系统机身怎么选（2022）

知足常乐77 · 发表于 2023-4-1 08:09:32

原理简单来讲就是：各种反光，从镜头一直反到取景器。

单反相机的光学结构原理是什么？-1.jpg

如上图所示（相机为尼康 D5)：
1、红色线条表示光线，先经过镜头，当然我画得比较简单。实际上，光线是从所前镜组所有接触面的各种角度射进镜头的。
2、然后光线到达反光板，一部分光线从反光板反射到五棱镜那里（红色线条），还有一部分光线被反射到下面的相位对焦模块那里（绿色线条）。
3、光线在五棱镜那里反射几次，最终到达目镜那里。这就是为什么需要五棱镜的原因，因为反光板的光线不能直接射到目镜上面。除非你用的双反取景，但那样需要从上方观看取景状态，很不符合直觉，新手往往用不习惯。像下图：

单反相机的光学结构原理是什么？-2.jpg

很优雅是不是，但没什么用！

4、光线到达目镜，也就是我们平时看到的眼睛凑着取景的地方。但因为光线经过镜头、反光板、五棱镜的时候均有折损，所以我们在目镜里面看到的，往往比现实场景要暗一些。并且，加减曝光补偿的操作在目镜里面是没有反馈的，所以曝光怎样只有等照片拍了之后回放才清楚。

单反相机的光学结构原理是什么？-3.jpg

以上就是单反相机光学结构的基本原理。大家也能从剖面图看到，光学反光结构会占用大量的空间。只要你有这个结构，反光板、五棱镜等东西就少不了，这也是为什么单反体积普遍都比微单大的原因。
因此，现在无反已经成为趋势，各家除了宾得以外，均停止了单反的研发，单反镜头群也早早就不再更新了。

单反相机的光学结构原理是什么？-4.jpg

虽然现在无反还有着续航能力一般，光学取景分辨率不高以及有一定延迟等缺点。但综合来讲无反的使用体验已经比单反好上很多，特别是人脸识别对焦这一块，无反用起来更顺手，几乎只需要考虑构图，曝光跟其他参数都不用再考虑。
<hr/>【拓展阅读】

2022 年入门相机推荐
相机需要什么配件
m43定焦镜头推荐？
摄影构图分享

好好学啊 · 发表于 2023-4-1 08:10:12

相机的成像结构很容易理解，说道最根源的就是小孔成像原理，由光线通过镜头组的光圈射入，然后反映在传感器上最终经过一系列信号转换来生成图像，或者印在胶片底片上。
差不多就是这样：

单反相机的光学结构原理是什么？-1.jpg

理解了这个我们就知道，相机需要取景成像，那么是需要镜头取景折射射入光线。
而单反相机单反相机，顾名思义，就是全称叫单镜头反光相机。
由单个镜头承担取景和完成拍摄：
一方面是取景，单反相机有镜头射入的光线，通过CMOS前边的反光板把光线反射向上，
然后通过单反相机军舰部里边我五棱镜或者五面镜经过多次反射，最终呈现到取景器中形成你肉眼看到的景象：

单反相机的光学结构原理是什么？-2.jpg

大概就那么个意思，当单反相机在取景状态的时候，光线由镜头射入，经由单反相机头部的五棱镜多次反射最终射入取景器，这样你就能看到图像了。就变成你看到的样子了。
这也是为什么你看到单反相机都会有一个比较大的军舰不的原因。里边塞入五棱镜：

单反相机的光学结构原理是什么？-3.jpg

越是旗舰机感光元件越大，这边的五棱镜也越大

当单反相机需要成像拍照的时候，这个时候CMOS前边的反光板抬起，让镜头的光线直接射入CMOS上或者底片上，最终获取图像。
这就是单反相机的光学结构和成像原理，至于数码的部分，什么光信号转电信号啥啥的，这里就不多赘述了。
还有一种相机，叫双反，当然现在已经消失在历史长河里了，不是主流，除了一些玩家收藏和喜欢玩老玩具之外。
这种双反相机，就是一个镜头有用来拍照成像，一个镜头用来取景的：

单反相机的光学结构原理是什么？-4.jpg

这种相机一半是由专门的这个镜头采集射入光线，通过反光宝在反射到取景器上：

单反相机的光学结构原理是什么？-5.jpg

但是这种双反结构的相机存在一定的缺陷，所以现在就渐渐的不被采用了，一个是有取景视差，你看到的和你排到的往往不完全是一个画面，甚至如果换镜头的话还得两个镜头一起换。所以被更方便的单反相机所取代。

纵横捭阖804 · 发表于 2023-4-1 08:11:09

单反是“单镜头反光”的缩写，这种相机拥有1个镜头和1个反光板——取下镜头后，相机里的那块“小镜子”就是反光板。在今天，我们最常见的数码单反来自佳能、尼康、宾得这3个品牌，它们都采用可换镜头设计，并且拥有光学取景器（机身背面的小窗口）。
单反相机原理就是通过一个镜头取景以及成像，利用反光板将光线反射到目镜用于取景，拍摄时反光板抬起光线穿过快门拍摄。

单反相机的光学结构原理是什么？-1.jpg

这样的好处就是取景和实际拍摄都通过一个镜头，可以实现“所见即所得”。
到了数码时代，几个厂商一琢磨，原来胶片不能瞬间成像，所以取景还得靠反光板实现光学取景。数码时代一来，电子传感器可以瞬间成像，其实取景和拍摄不但可以共用镜头，还可以共用传感器。于是反光板取消了，出了一种新的可换镜头相机，叫无反相机（单电、微单）。

单反相机的光学结构原理是什么？-3.jpg

这俩者有什么区别呢？
主要的区别就是一个采用光学取景，一个采用电子取景。光学取景看的是实际的，没有任何时滞。电子取景更加所见即所得，暗处取景能看得更清楚。
次要的区别就是单反相机更加省电，目前来说响应速度更快，镜头群也更完备。无反相机的优势是因为没有反光板，所以更加小巧。
如果是居家旅行，显然无反相机负担更小。对于记者尤其是体育记者来说，单反更可靠。
对于学习摄影来说，我觉得两者都可以。
顺便跟大家聊聊画幅吧。
接下来就要再说说画幅这件事。

画幅指的就是感光原件的大小（胶片就是指胶卷的尺寸，数码就是指传感器的尺寸）。对于画幅我们可以用135全画幅（或者称35mm全画幅）作为标准。
比135全画幅更大的，就是中画幅和大画幅了。如果是数码的中画幅，非常贵，只有职业的风光或者商业摄影师才会选择。至于大画幅，数码的简直就是天价，一般都是特殊定制。玩中画幅和大画幅胶片也不会太便宜。所以几乎没有从这入门的。建议你拍到一定程度再考虑。
135全画幅（35mm全画幅）又是怎么回事呢？话说很久很久以前，有个叫奥斯卡巴纳克的人做了一台叫徕卡的相机，后来这相机一直活到今天。这台相机就是用35mm宽的打孔电影胶片做底片的。所以这种相机叫35mm相机，一张底片的大小就叫35mm全画幅。后来柯达看着事儿能挣钱，就搞了一个一次性胶卷盒，于是大家就有了简单方便的胶卷。1表示一次性，35表示35mm，于是这种胶卷就代号为135胶卷。使用这种胶卷的相机就叫35mm相机或者135相机。这种画幅尺寸除了叫35mm全画幅，也叫135全画幅。
135全画幅的传感器尺寸大小就是36mm×24mm，就是我们曾经用的最常见的胶卷的一张底片的大小。虽然曾经的胶卷叫35mm（宽）胶卷，但是因为两边有打孔，所以实际成像的宽度就是24mm。
135相机在胶片时代可以说是用的最广的。
相机进入数码化之后，理所当然所有的数码相机应该也是135全画幅相机。但是因为电子传感器曾经很贵，于是很多厂商向成本妥协，推出了小传感器尺寸的各种版本相机。
主流的就是APS-C、M43和1英寸。

单反相机的光学结构原理是什么？-4.jpg

大家记住一点，不管厂商怎么宣传自己的传感器尺寸更加合理，凡是比135全画幅小的都是要么向体积妥协，要么向成本妥协。如果这相机体积没有特别小，一定就是向成本妥协了！
同时代的数码相机，传感器尺寸越大，成像越好，这是一定的。所以我们尽量选择大尺寸传感器。另一方面，中画幅的数码相机因为其往往针对特殊领域，所以画质特别好，但是机身性能一般。
目前这两年最好的选择就是135全画幅数码相机，各个方面比较平衡，一定要选择这样的产品。如果您因为暂时的预算问题，无法购买135全画幅相机，那么也要做好未来购买的准备——毕竟相机价格越来越低了。
基于这一点，我们选择相机就不难了。

清风哥 · 发表于 2023-4-1 08:12:00

单反相机就是“单镜头反光式照相机”的缩写，光学结构是一个反光板+五棱镜为主要光通路。

五棱镜是单反相机取景的反光装置，其作用是将对焦屏上左右颠倒的图像矫正过来，使取景看到的图像与直接看到的景物方位完全一致，使操作者能够正确地取景和对焦。在快门开启时，反光镜向上翻让出光路，五棱镜中不透光。[1]

从下图可以看出，单反相机机身上，在胶片平面的前面以45°角有一片能翻上去的反光镜，取景时候，反光镜的上方依次有辅助对焦的毛玻璃、五棱镜、眼睛前面的目镜等，五棱镜将实像光线多次反射改变光路，将影像其送至目镜。

单反相机的光学结构原理是什么？-1.jpg

而微单的取景器，是电子取景器，其实是一个小型的液晶。

单反相机的光学结构原理是什么？-2.jpg

很多人说起来相机头头是道：单反专业、单反穷三代……但却不知道单反是什么？
因为镜头的结构主要是凸透镜

单反相机的光学结构原理是什么？-3.jpg

投射到相机机身上的影像是倒像，这是电影《太平轮》中照相馆里的一幕，以前照相馆的相机，都是倒像，说实在的对摄影师构图、对焦都是巨大考验啊：

单反相机的光学结构原理是什么？-4.jpg

单反的结构，使得镜头折射后倒像的图像，通过45˚的反光板折射向上，最后经过五棱镜两次折射到你的光学取景器里成为正像。
单反结构的优劣：省电，但是体积大、机震大

所以，单反的取景器不费电，但看到的是直接的光学图像，如果你拍照时候曝光参数不合适，你从单反取景器里是看不出来的。哪怕关机也是可以取景的。
微单就能模拟出你拍照时候曝光参数的“结果”也就是和拍完了再看液晶是一样的。这一点就是微单比单反更好的一面。但是，关机时候是无法取景的，而且这个电子取景器非常费电，导致微单相机的续航都不如单反。
事物都是两面性，单反因为反光板和五棱镜的存在，厚度就会无法缩小，重量也会比微单更重一些。
同时，因为反光板是上下翻飞，就会导致单反相机的机身震动。所以当年胶片单反相机，就有一个【反光板预升】的操作，开启后，就可以让反光板升起来，拍照时候就没有震动，减少低速快门（通常指慢于1/30秒，比如1/8秒的快门）时候导致照片模糊的隐患。
但需要提醒的是，如果大家使用的是佳能尼康的数码单反，开启实时取景或者即时取景的时候，无需再使用【反光板预升】的操作，因为这个时候，反光板已经升起来了：

单反相机的光学结构原理是什么？-5.jpg

单反相机的光学结构原理是什么？

相关帖子

快速回帖

关于楼主