照相机发展到今天,内部结构已经相当复杂,我们摄影爱好者不必像工程师那样全部了解.我们只要能够把握照相机的规律,灵活的应用其各种功能就可以了.首先让我们简单了解一下成像原理。
一、成像原理
针孔成像
在一个暗盒子上挖一个合适的小孔，根据光的直线传播定律，一个发光体或者反光体的光线透过小孔后，能形成一个倒立缩小的实像。在针孔成像的原理中，针孔大小与成像的关系极大，如针孔太大不能结成影像；针孔太小，又会发生光的衍射现象，根本不能成像。实践证明：针孔直径大小的确定，应以针孔小到不能发生衍射现象为准。尽管针孔能成像，能做照相机，但光线通过针孔是极少量的，要想获得充分的曝光，需要很长时间。即使获得了正确的曝光，影像也不能非常清晰。
如果盒子里能有什么材料把所成的影像保存下来，那么，这个盒子就可以叫做“照相机”了。在历史上都有谁是谁做到了这一点呢，都是怎么做的呢？
摄影简史
1816年，·尼普斯开始第一次摄影试验，结果（1818年）成功地将最初的图像固定下来。 1826年尼普斯用白蜡板曝光8小时，拍成了一张人像，标题叫《日光绘》，1829年，法国画家达盖尔用30分钟拍了一张，1837年5月，达盖尔正式发明摄影术，又称银板照相法，在研磨过的银版表面形成碘化银的感光膜，于30分钟曝光之后，靠汞升华显影而呈阳图。
参见沈铭老师的文章：
http://www.capitalmuseum.org.cn/Contents/Channel_334/2007/0411/5214/content_5214.htm
1839年8月19日，法国议员阿拉哥（天文学家）把摄影术公布于全世界，希望人们自由使用。美国的 电报发明家莫斯，找到达盖尔迅速学会，9月份就传回了美国。
在19世纪初， 威廉·亨利·福克斯·塔尔博特占有特殊的地位。他成功地将底版上的形象固定到相纸上，用惟一的一张假底片复制出几十张照片来，这种负正系统程序被称作卡罗照相法，它成为以后一个半世纪摄影发展的主流。
1848年，弗雷德里克·斯科特·阿尔切尔发明了火棉胶湿版，一种玻璃片上的底版。该工艺兼具达盖尔法的精细和卡罗法的方便复制，这项技术在摄影行业中独领风骚三十余年（1850-1880）。在此期间，肖像摄影艺术迅猛发展。19世纪70年代，火棉胶湿版法受到了玻璃干版的竞争，并在1880年前后被工业生产的溴化银干片取代。捕捉动作、固定瞬间一直是摄影术的追求，英国人理查德·里奇·迈多克斯从1870年即着手研究这项技术，80年代最终完成。溴化银做的新底片给摄影实践带来了翻天覆地的变化，它改变了表现动态物体的方式。现在，用自动快门拍一张照片几分之一秒即可完成。溴化银底片可以工业化生产，方便了摄影，加上新出现的小型手提相机，吸引了众多业余爱好者。在即将进入20世纪时，电影和其他动态摄影也都依靠溴化银快照技术。
总的来看，在欧洲，早期的摄影大多模仿绘画，追求画意，1861年美国南北战争爆发时，摄影被用于纪实。 溴化银胶片的诞生，达到了摄影术的一个高峰！而100多年后，数字感光元件CCD、CMOS等，又将摄影带入一个全新的时代。
透镜成像
针孔成像这一原理很快就发展为透镜成像，因为透镜具有会聚作用的结像原理。透镜成像更清晰。透镜的光孔径大，通光率高（可纳入更多光线），大小光孔（光圈）都能结成实像。透镜成像的曝光时间短、可在有效的摄距内获得非常清晰的影像。
下一步，我们该看一看曾经或正在流行的照相机类型了。
二、照相机概述
35毫米胶片单镜头反光照相机。
35毫米胶片单镜头反光照相机就是针孔相机的现代化，在黑盒子上安装了一只透镜成像的镜头。它使用35毫米有孔胶片，通常可拍摄36张、画幅为24× 36毫米。单镜头反光照相机，简称“单反相机”，意思是取景、调焦、成像都由一个镜头来完成。在机身内的光学主轴45度角处，装有一块能上下活动的反光 镜，把镜头所要结成的影像，反射到顶部的磨砂玻璃聚焦屏上，当释放快门时，反光镜向上抬起，快门同时打开使胶片曝光。曝光时因反光镜向上抬起，此时不能透 过取景观察被摄体。这种照相机的视差极小有的甚至可以称为没有视差。即：所见即所得。
35毫米胶片单镜头反光相机基本上采用固定式后背，在后背的构造上与机身结为一体。固定后背缺点是不如活动后背那么方便。要想同时拍摄不同类型的胶片就得使用多台相机，分别装上不同的胶片。优点是相机的体积小，携带方便，拍摄数量多（36幅），机动灵活。
120型胶片双镜头反光照相机。
120型胶片双镜头反光相机，首创是德国的禄来福来照相机公司。机身构造都是方箱式，由上下两个焦距相同的镜头，垂直排列在机身的前面。上面的镜头用于 取景，下面的镜头用于成像，光圈和镜间快门都安装在成像的镜头上。而且，这种相机的镜头多数是固定的，不能更换，只有极少数的相机，才能更换不同焦距的镜 头。机身内的反光镜是固定不动的，取景镜头的相对孔径通常都大于成像镜头，通光量也多，取景时在磨砂玻璃上形成的影像也比较明亮，释放快门时，不影响取景 观察。这种照相使用120胶片和220胶片，主要能拍摄6×4.5和6×6厘米的画幅，有视差。现在这种双镜头反光相机，已经不流行了，但在20世纪30 年代和50年代时，非常流行，至今这类相机也没有完全淘汰。
120型胶片单镜头反光照相机。
120型胶片单镜头反光相机，也称为中画幅相机，使用120和220型无孔胶片。通常可拍摄6×4.5厘米画幅（16张）、6×6厘米的画幅（12张）、6×7厘米画幅（10张）、6×9厘米画幅（8张）等。
这种相机可以说是35毫米单镜头反光相机的放大产品。在快门的设计上，一般都采用两种快门形式：一种是帘幕式快门，安装在机身后部的焦点平面处；一种是镜间快门，安装在镜头的中心处。
120型单镜头反光相机基本上采用活动式后背，后背的构造是独立的，后背可以随意更换极为方便。一台机身可以同时拍摄多种不同类型的胶片和多种不同的画 幅。所拍摄的底片大于35毫米胶片，影像清晰细腻，制作照片自然优于35毫米的胶片。缺点是体积较大，携带不方便，每卷拍摄的数量不多，比较笨拙。
技术相机
技术相机又称“大型相机”，光线通过镜头在机背的毛玻璃上取景，使用散页胶片。多数技术相机的取景系统，都在相机后的机背上。
技术相机使用的胶片基本上是大幅散页胶片，拍摄时把散页胶片装入专用暗盒里，通常一个暗盒装入两张散页胶片。药膜向外，当拍摄完第一张后，把暗盒反过 来，再拍摄第二张。技术相机一般可拍摄4×5英寸（9×12厘米）、5×7英寸（13×18厘米）、8×10英寸（18×24厘米）的散页胶片。如果使用 该机配套的后背，还可以拍摄120型胶片，如6×7厘米（56×70毫米）、6×9厘米（56×90毫米）、6×12厘米（56×120毫米）的画幅。
这种相机体积比120型相机还大，携带不方便，操作麻烦，但是技术相机所拍摄的影像具有极高的放大能力，能够自如调节影像和控制透视形变，这种灵活的技术优势是其它相机无法相比的，特别是在静物、风光、广告人像摄影中曾经有着不可动摇的主导地位。
数码相机:
随着像素的提升,数码相机已取代胶片相机，占据摄影界的主流.数码相机镜头相当于人的眼睛。数字感光元件CCD或CMOS相当于人的视网膜,由百万甚至千万个光电二极管以四方排列组成。到此,光信号转为电信号。电信号仍是模拟信号,经过相机内的模数转换器转变为数字信号,然后,经过图像处理器（比如,佳 能的DIGGITAL3，又叫图像生成器）进行运算并成像。图像生成器可以相应地比做人的大脑，直接决定生成照片的风格，这一元件非常重要。（参见刘宽新《数码影像专业教程》，人民邮电出版社）
什么是当今很流行的“APS-C”画幅数码相机
数码单反相机的感光元件很多都是“APS-C”画幅。那么，究竟APS-C究竟是什么意思？
还得先从十九世纪二十年代的诞生135胶卷谈起。那时候德国研制出拍摄35mm(36-1mm×24mm)电影胶片的Leika照相机后，35毫米胶卷又叫“莱卡卷”，后来世界各厂生产用于拍摄35毫米胶片的照相机越来越多，“莱卡卷”这个名称已不能适应了，于是就按胶卷的宽度改为“35毫米胶片”直到五十年代之后，为了区分35毫米电影胶片和照相机用的35毫米散装胶卷，在胶卷盒上印有135的代号。后来大家就公认把35mm胶卷称为135胶卷，把用135胶卷的相机称为135相机。
1996年由FujiFilm、Kodak、Canon、Minolta、Nikon五大公司联合开发的APS(Advance Photo System)胶片系统问世。APS开发商在原135规格的基础上进行了彻底改进，包括相机、感光材料、冲印设备以及相关的配套产品上都全面创新，大幅度缩小了胶片尺寸，使用了新的智能暗盒设计，融入了当代的数字技术，成为了能记录光学信息、数码信息的智能型胶卷。
APS定位于业余消费市场，共设计了三种底片画幅(H、C、P)：
H型是满画幅(30.3×16.6mm)，长宽比为16:9；
C型是在满画幅的左右两头各挡去一端，长宽比为3:2(24.9×16.6mm)，于135底片同比例；
P型是满幅的上下两边各挡去一条，使画面长宽比例为3:1(30.3×10.1mm)，被称为全景模式。
APS感光胶片与传统感光胶片最大的区别在于胶片上不仅涂有感光乳剂，还涂覆有一层透明的磁性介质，它除了具有传统胶片的所有功能外，还具有数码书写能力，利用胶片齿孔边和另一边的条形导轨面积，在拍摄过程中，可以随时将拍摄中的有关数据记录在胶片上，如：焦距、光圈、速度、色温、日期。有的APS相机还储存有十几种语言，100多种赠语、贺词或标题，可以通过机背上的按钮选择所需和对照片的制作要求等，并且将信息记录在胶片上，这些信息还可以修改。在冲洗时还可以印出一张“缩略图索引”的目录照片，在当时是很新颖超前的设计。
为了便于观看APS胶片，APS系统还配套设计有“胶片图像播放仪”，把拍摄好的胶片放入设备并与电视连接，就可以在电视上观赏，同时还能配有音乐，可以连续播放，图像可以局部放大，还可以调节图像的色彩、亮度等，如同看电影一样，增添了摄影的娱乐性。
APS问世以来前后有50多家生产厂商加盟。各品牌的APS相机在性能上大同小异。外型上看可分为两大类：一类是胶片生产商生产的相机，都为袖珍型。这类APS机体积小巧、功能齐全、操作简单、便于携带。例如FujiFilm的Fotonex1000ix；另一类为相机生产商生产的相机，Minolta(VECTISS)、Canon、Nikon都有开发。最大的特点是除特别为APS设计的Lens外，可以使用原135系统的所有镜头。如Canon的EOS1X，Nikon的PRONEA 600I等等。
但是，APS夹在了传统胶片摄影系统和当今数码摄影系统之间，是介于两者之间的过渡产品。不难看出，上述优点，如记录拍摄数据、存入档案资料、编辑数码相册、电脑投影播放等等，在当今的数码相机中全能实现，而且有了更大的扩展。所以，在数码相机技术的高速发展冲击下，APS系统未能得到展开应用就“出师未捷身先死”，早早就已经“夭折”。
由于在现今数码单反相机中，大都是采用了小于135规格的CCD或CMOS感光器件，除了奥林帕斯的4/3系统和尼康/佳能全画幅以外，现存几乎全部都是和APS-C型胶片一样的大小：长宽比为3:2，边长近似为24.9×16.6mm，为了便于形容，人们就把类似这种大小的感光器件称之为“APS-C规格”。佳能EOS400D的影像传感器也被认为是APS-C规格的，它的实际尺寸为14.8mm×22.2mm，而尼康D80的影像传感器尺寸接近APS-C规格，为15.8mm×23.6mm。
什么是全画幅数码相机，为什么要追求全画幅呢？
著名器材专家，《大众摄影》副社长陈仲元老师说：“无论是与135相机24×36mm同样大小影像传感器的“全幅”数码单反相机，还是小于24×36mm尺寸影像传感器的“非全幅”数码单反相机，都是在过去135单反相机的平台上发展起来的（4/3系统的数码单反相机除外），它们都可以使用过去的135相机系列交换镜头，所以说“全幅”数码单反相机对于过去的镜头是有意义的。同时由于“全幅”数码单反相机的传感器面积较大，理论上影像的品质会更好一些。但是“全幅”数码单反相机传感器的制造成本会比较高，因此对于此类数码相机的推广目前会有一些困难。随着技术的发展，我相信“全幅”数码单反相机的普及也不应出现障碍。但是“非全幅”数码单反相机至少在目前仍然是主流的产品，有了它们才有了数码单反相机大普及的今天。”
在非全幅的数码相机上，以往镜头的焦距标注也要乘以相应的转换系数，才能得到相应的视角效果。可以说，损失了广角镜头标注的广角所代表的视野。
数码相机的分类：
数码相机一直没有一个明确的分类。为了给大家上好这节课，特请著名器材专家陈仲元老师做了讲解。
数码相机可以不必按照135,120,技术相机,那样划分.完全可以自成一类.数码相机之间的最大区别在于像素的不同，感光元件的尺寸不同。可以这样划分，感光元件远远小于135胶片的，叫“袖珍数码相机”；稍大一些的，小于135胶片的，有APS-C ,APS-H画幅数码相机等；感光元件基本等同于135胶片的大小的，叫“全画幅数码相机”；感光元件约为36×48mm的,可以叫“中画幅数码相机”；陈仲元老师说，比36×48mm更大的感光元件（传感器）早就有了，多用于航天、天文、工业等尖端领域，到目前，还不适合民用。
简要的纵向了解后，我们在横向了解一下。
三、相机主要部分
机身
从照相机的主要功能上来讲，基本上可分为七大部分：机身、快门、取景器、感光元件、调焦装置、光圈、镜头。
机身是一个暗箱，不透光，感光元件放在里面。因为相机的型号不同，机身的结构也各异。
快门
快门通常是由金属片或胶质绸布制成，它的主要作用就是控制光线通过镜头到达感光元件上所经历的时间，以获得恰当的曝光。控制快门开启的动力基本上有两种，机械动力和电子动力。现在常用的照相机快门大多是焦点平面和镜间式快门。
1．焦点平面快门
焦点平面快门通常也称为帘幕快门，用金属叶片和特制黑色胶质绸布制成，装在机身内部紧贴在镜头焦点平面处，在感光元件前并与感光元件平行。这种快门是通 过帘幕上的裂口移动而进行曝光的。帘幕裂口有两种形式，即在帘幕上有许多个宽窄不同的固定裂口来控制曝光，裂口大的曝光时间长，裂口小的曝光时间短，这种 快门现代照相机上基本不用了；现代相机广泛使用的是由两片帘幕，曝光时自动调节裂口大小，帘幕运动的方式是由前帘移动，后帘追随，帘幕运动的速度决定于裂 口的大小，裂口大小决定于曝光时间。曝光时间长帘幕裂口大，曝光时间短帘幕裂口小。帘幕运动的方向也有两种，即由左向右横向移动；由上往下垂直移动。现代 所生产的相机大多为合金薄钢片结构，故此又称为钢帘快门。钢帘快门速度比胶质绸布制成的快门曝光速度高，也比镜间快门曝光速度高。
现代相机比较典型的快门速度基本上按照以下顺序排列：B门、1秒、1/2秒、1/4秒、1/8秒、1/15秒、1/30秒、1/60秒、1/125秒、1/250秒、1/500秒、1/1000秒。当然有些照相机的快门速度低于1秒或高于1/1000秒。
2．镜间快门
镜间快门也称为镜头中心快门和叶片快门。
这种快门通常由薄金属片制成，装配在镜头透镜组中间，与机身内的齿轮弹簧相连并作为开启快门的动力。当快门开启时从镜头中心光轴开始形成一个圆孔，曝光结束时由慢门机构控制关闭。
镜间快门完全是以机械为动力，因受机械动力限制，快门速度不可能太高，最高快门速度通常为1/1000秒左右。
3．电子快门
电子快门是由电磁铁或微型马达控制快门的开启，精确度比机械快门高。快门的开启动力为电子动力，完全依赖电池，如电池没电时相机的快门不能工作。电子快门通常要受到温度的影响，特别是中低档的电子快门相机更为明显。
取景器
取景器就是一个能够观察到所要拍摄景物范围的一种装置。摄影人只有首先通过它，才能决定选择拍摄哪些景物。如果根据取景器与镜头光轴的关系来说，可以分 为同轴和旁轴取景器两种。同轴取景器是取景和成像在同一光学主轴上，单镜头反光式相机属于此类；旁轴取景器是依靠独立的专用物镜及目镜来完成取景的，取景 的光学主轴处于成像光学主轴的旁侧，它们之间相互平行，双镜头反光式和光学透镜取景器的相机属于此类。
单镜头反光取景器是当今世界上最流行和最实用的取景系统，它基本上应用在35毫米和120型相机上。单镜头反光取景器是在机身内与镜头主轴45度角处安 装一块反光镜，将镜头结成的影像反射到机身顶部的磨砂玻璃上，胶片和磨砂玻璃距离的长度完全相等，画幅规格一致，在磨砂玻璃上所观察到的景物就是将要在胶 片上结成影像的范围。通过反光镜反射到磨砂玻璃上的景物上下位置相同，而左右位置相反。现在所生产的反光式相机在取景器中增设了一块屋脊五棱镜，把所反射 的光线又作两次折射，把原来左右相反的影像，变成与上下影像完全相同的影像位置，亦称五棱镜反光取景器。
感光元件
就是胶片或者数字感光元件CCD或 CMOS。
调焦装置
调焦装置的主要功能就是调节镜头与感光元件之间的像距，使被摄体在焦点平面上形成清晰的影像。现代相机上的调焦装置，都属于连动光学调焦装置。这种调焦 装置由数块透镜和棱镜构成，当旋转镜头时可使调焦装置连动，调焦取景同时进行。例如，在调焦之前首先要目测被摄体与镜头之间大约的距离，再直接把焦距定在 该距离的标尺上（镜头上有两种标记，一种是英尺，另一种是米，使用哪种都可以），然后再向左或右转动焦距，就会很快地形成清晰的影像，这是一种最简单的操 作方法。
光圈
光圈也称作相对口径，光圈的主要功能就是控制进光量多少和景深大小的一种装置。光圈值用f/来表示，光圈是由镜头内的薄金属叶片组成，在叶片中心能形成 不同直径的光孔，光孔大小决定通光量多少。掌握光圈的变化是摄影实践中一种技能，我们首先来了解一下光圈（f/值）大小变化的一系列规律：如f/64、 f/45、f/32、f/22、f/16、f/11、f/8、f/5.6、f/4、f/2.8、f/2、f/1.4、f/1等，f/数值越大，光圈越小的 变化规律。或者说，f/数值大小和实际光圈的口径成反比。
光圈和快门速度构成曝光组合，曝光组合代表某一档快门速度和某一级光圈（f/值）。也可以说，光圈与快门速度都是用来控制通光量的装置，互相配合，互相制约。
在摄影镜头的结构中，除了透镜组这一最主要部分外，光圈部分就是最主要的装置。光圈的功能就是以不同的光孔来调节镜头的通光量，根据需要使镜头的通光量 得到准确的控制，即使感光元件获得恰当的曝光。另外，光圈（f/值）的变化对被摄体前后的清晰范围也有很大的影响，也就是说，光圈（f/值）的变化并不是 单纯的控制通光量，而且还能用来控制景深。
镜头
镜头是照相机最重要的组成部分，如同人的眼睛一样，或者说，照相机的镜头就是照相机的眼睛。
现代镜头和简单透镜摄影镜头的成像原理基本相同，大多是正光镜头，镜头的构造由镜头筒、光圈和透镜组这三部分组成，有的镜头也包括快门空隙。其中透镜组 的光学系统，在镜头结构中是最主要的部分。也就是说，构成镜头的基本透镜是凸透镜和凹透镜。凸透镜是一个具有两个同轴旋转曲面的透明体，曲面可以是球面、 平面或非球面。通常的透镜大多为球面，也有一面是球面、一面是平面的。透镜中心部分厚，边缘部分薄的属于凸透镜，或叫正透镜和会聚透镜。透镜中心部分薄， 边缘部分厚的属于凹透镜，或叫负透镜和发散透镜。
如果把不同的凸透镜和凹透镜合理地组合一起，在成像过程中就可以产生像差性能相互抵消，减少像差，提高成像质量。在摄影光学中的凹透镜是不能单独使用 的，但是在复式透镜中它能起到校正各种像差的重要作用。摄影镜头的构造是比较复杂的，除了由透镜组成的复杂的光学系统外，还设置了光圈及其调节环，以及镜 头外部所标刻的各种标志。现代所生产的摄影镜头，大多为复式镜头，所谓的复式镜头就是由多片凸凹透镜组成。
到现在，本课的内容结束了。内容比较多，大家可能会觉得很枯燥，但这一关必须要过，很多话题我们还没有讲完，比如：镜头的类别及其应用。下一节，讲一个很有实战性的问题——曝光组合。
千万不要忽略下一课，也许您会发现，“曝光组合”，真的不象您想象的那样简单！
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