Как работает цифровая фотокамера? Краткий обзор принципа работы основных видов фотокамер.

Как работает цифровой фотоаппарат

Задумывались ли вы о том, что происходит внутри той маленькой коробки, которую вы держите в руках и подносите к своим глазам, когда делаете фотоснимок?

Основы.

Если упростить, то фотоаппарат, это рамка, в которую проникает свет и воздействует на светочувствительную поверхность. Светочувствительная поверхность, это либо кадр фотоплёнки, либо электронный сенсор.

В простейшем случае, в роли фотоаппарата могут выступать пинхол камеры. Пинхол камера может иметь только одну подвижную поверхность. Или вообще не иметь подвижных частей. Или же, может иметь десятки подвижных частей, как это сделано в современных зеркальных фотоаппаратах.

В этой статье, мы обсудим современные камеры, популярные у современных фотографов. Мы будем говорить про камеры в общих чертах. Да, я знаю, камеры получают изображения десятками различных способов. Но я остановлюсь на простом способе.

Общий принцип.

Современные камеры, более или менее, получают снимки одинаковым путем. Очевидно, что одни камеры сложнее других, но, как правило, свет проходит по сходному пути, как только он встречается с камерой.

  • Объектив.
  • Диафрагма.
  • Затвор.
  • Плоскость изображения.

Способ просмотра изображения на камере, через оптический или электронный видоискатель или электронный экран — это одно из отличий камер различных типов.

Объектив.

Свет вначале попадает в объектив. Это оптическое устройство, изготовленное из пластика, стекла или кристалла, который искривляет свет, поступающий в объектив, в направлении плоскости изображения. Объектив имеет определенное количество оптических элементов. Они сгруппированы по группам. Если посмотреть на характеристики объектива, вы увидите упоминание о количестве элементов и групп в данном объективе. Некоторые группы имеют только один элемент.

Некоторые объективы имеют фиксированное фокусное расстояние. Другие объективы имеют подвижные части, что позволяет регулировать фокусное расстояние. В таких объективах, один или несколько элементов, могут изменять свое положение для точной фокусировки на плоскости изображения.

Объективы определяются фокусным расстоянием. Это длина в миллиметрах от задней узловой точки объектива до плоскости изображения. Некоторые объективы имеют фиксированные фокусные расстояния, а другие имеют регулируемые фокусные расстояния. Те объективы, которые могут изменять фокусное расстояние, называются объективами с переменным фокусным расстоянием (или по другому, зум объективы).

Диафрагма.

Диафрагма
Диафрагма создается набором лопастей внутри объектива.

Технически часть объектива, диафрагма — это размер отверстия объектива. Многие конструкции имеют различные диафрагмы, которые управляют тем, сколько света проходит через объектив. Диафрагма имеет определенное количество лепестков, которые уменьшают или расширяют размер диафрагмы по мере необходимости. Некоторые объективы имеют фиксированную диафрагму, размер которой не может быть отрегулирован.

Затвор.

Многие камеры оснащены устройством, которое открывается и закрывается, чтобы свет воздействовал на плоскость изображения в течение определенного времени. Это затвор, и он работает так же, как открывающие и закрывающие веки – если бы глаза были закрыты намного больше, чем открыты!

Затвор представляет собой сложную механическую (или электрическую) систему. В механических камерах могут быть створчатые или фокальные шторки. Затвор лепестков открывается и закрывается, как диафрагма апертуры, а в фокальной плоскости затвора используются «шторы», работающие как гаражные двери.

Затвор фотоаппарата
В настоящее время, в большинстве современных камер, используется «электронный затвор». Это позволяет быстро включать или выключать цифровой датчик.

Плоскость изображения.

После того, как свет проходит через диафрагму объектива и пропускается через открытый затвор, он попадает в плоскость изображения. В плоскости изображения находится светочувствительная химическая пленка или цифровой датчик, на котором записывается проецируемое изображение.

Цифровые мыльницы.

Цифровые мыльницы, это наиболее простые из современных фотокамер. Большинство таких камер имеют объективы с фиксированным фокусным расстоянием, нерегулируемые диафрагмы и базовую конструкцию затвора. Более продвинутые мыльницы могут включать объектив с переменным зумом, переменную диафрагму, а также комбинацию механических шторок фокальной плоскости и электронных шторок.

Схема работы простой мыльницы.
Схема работы простой мыльницы.

Таким образом, путь света через мыльницу очень прост. Чтобы увидеть свет, проходящий через объектив, цифровая камера PAS будет иметь электронный экран, который показывает истинное изображение, которое падает на электронный сенсор. Или, на некоторых цифровых и пленочных мыльницах, имеется отдельный оптический видоискатель, который при просмотре отображает поле зрения объектива.

Сегодня существует несколько разных видов мыльниц: карманного размера, с суперзумом, и есть новые мыльницы, которые оснащены «полнокадровыми» цифровыми датчиками того же размера, что и 35-мм пленочные кадры в компактной камере. Некоторые мыльницы имеют защиту от воды, замерзания, пыли и ударов. Камеры смартфонов и сотовых телефонов являются, по сути, очень миниатюрными мыльницами.

Беззеркальные камеры.

Современные цифровые беззеркальные камеры, также известные как камеры со сменными объективами (interchangeable-lens cameras  — ILC), имеют такой же оптический путь, как и мыльницы, за исключением наличия сменных объективов, которые можно снять и заменить на другие объективы с разными фокусными расстояниями.

Термин «беззеркалка» происходит от того, что камеры имеют сходную функциональность с зеркальными камерами в том, что они могут менять объективы, но не содержат зеркала и оптического видоискателя, которые определяют зеркальные фотоаппараты.

Базовые компоненты беззеркальной камеры.
Базовые компоненты беззеркальной камеры.

Беззеркальные камеры также могут оснащаться электронными видоискателями (EVF) и ЖК-экранами, а некоторые имеют также оптические видоискатели. Однако, в отличие от зеркальных камер, оптические видоискатели на беззеркальной камере не смотрят напрямую через объектив камеры.

Дальномерные камеры.

Пленочные и цифровые дальномерные камеры имеют световой путь, который также похож на камеры мыльницы. Определяющей характеристикой дальномерной камеры является то, как она использует внешний оптический видоискатель для компоновки и фокусировки изображения.

Цифровые видоискатели и видоискатели в зеркалках совмещены с оптической осью объектива, но смещенный видоискатель обеспечивает параллакс обзора. Параллакс возникает при просмотре одного и того же объекта с двух разных углов.

Для фокусировки дальномерной камеры вторичное изображение собирается через отдельное окно, и часть этого изображения отражается через зеркало на видоискателе. Регулировка фокуса объектива позволяет объединить два изображения, чтобы указать, когда объектив правильно сфокусирован.

Зеркальные камеры (пленочные и цифровые).

И последний, но конечно же, не менее важный тип — это однообъективный зеркальный фотоаппарат. Несмотря на свою популярность, я решил обсудить его здесь в последнюю очередь, потому что это самый сложный тип фотоаппаратов.

Одним из основных преимуществ зеркальной камеры является возможность смотреть через объектив камеры, чтобы точно увидеть, что будет видеть пленка или датчик при открывании затвора. Как зеркальная камера «прерывает» свет и перенаправляет его в видоискатель?

Световой путь к плоскости изображения похож на путь других камер, но между объективом и затвором лежит зеркало, которое блокирует свет от достижения затвора. Это и дало название этому типу фотокамер. Свет попадает в объектив, а затем ударяет по зеркалу внутри корпуса камеры. Затем он отражается вверх к призме в верхней части камеры, а затем наклоняется к задней части камеры через оптический видоискатель. Под призмой расположен фокусировочный экран, который может накладывать информацию на изображение.

Основные компоненты зеркальной фотокамеры.
Основные компоненты зеркальной фотокамеры.

Фотограф смотрит изображение через видоискатель, при нажатии кнопки спуска затвора зеркало откидывается вверх, по пути света открывается затвор, а затем свет проходит в плоскость изображения.

Когда речь идет о ручной фокусировке, зеркальная камера проста. В основном, вы просто определяете фокусировку, просматривая видоискатель, как показывает изображение, передаваемое через объектив. Автофокусировка более сложная и включает прозрачную часть зеркального отражения, дополнительное зеркало позади (…).

Заключение

Итак, это основные принципы работы современных цифровых и пленочных камер. Если у вас есть вопросы или вы хотите узнать больше об особенностях, не стесняйтесь комментировать ниже.

Источник.

 

Фотосъемка в синий час

Синий (голубой) час в фотографии: что это такое и как воспользоваться им?

4 ноября 2019 Денис 0

Позвольте мне рассказать вам о синем часе в фотографии. Солнце опустилось за горизонт, и оранжевое свечение неба начинает исчезать. Через несколько минут включаются уличные фонари […]

Магия мягкого света

Магия мягкого света в фотографии

31 октября 2019 Денис 1

Мягкий свет это прекрасно. Это подарок от природы, который помогает вам создавать интересные фотографии с использованием высококачественного света. Вы найдете мягкий свет в тени в […]

Оставьте первый комментарий

Оставить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован.


*