相機的成像原理和發展歷史是怎麼樣的？

12-05

自拍、旅遊、結婚、留念都用得到相機，我覺得相機很神奇，對相機的發展歷史很感興趣。

@許博River 你作為一名曾經的半職業攝影師，在攝影史的修為上完全不夠班，眼力似乎也不太好。

1、「1861年物理學家詹姆斯·麥克斯韋發明了世界上第一張彩色照片」
1855年他提出的概念，拍攝可是Thomas Sutton在1861。退一步說，還有Hillotype這詭異的玩意（約1850年）在前啊。

2、「1866年德國化學家奧托·肖特與光學家卡爾·蔡司在蔡司公司發明了正光攝影鏡頭」
既然你說是「正光攝影鏡頭」，那拜託，這不是1890年的事情嗎？1889年設計，1890年命名為Protar。和1866有毛線的關係？順帶一提，你口中的1866年時奧托·肖特年僅15歲哦，這還真是牛逼啊…

3、「1906年美國人喬治·希拉斯首次使用了閃光燈。」
你口中的「喬治·希拉斯（GeorgeShiras）」根本不是首次使用閃光燈的人。他是《國家地理》1906年刊登的閃光夜拍生態照的拍攝者，但這和首次使用閃光燈沒有關係，好嗎？
拜託你以後不要抄百度百科（見百度百科的「膠片攝影」詞條）。
在火焰中煅燒石灰石，鎂絲、閃光粉、閃光槍等的出現都比1906早的多，而閃光燈泡又比這要晚。

4、「1913年德國人奧斯卡·巴納克研製出了世界上第一台135照相機」
世界上第一台135相機？哥哥啊…1913年他是搞出來Leitz自己的第一台原型相機，但這就是世界上第一台135相機了？世界上又不是只有Leitz一家相機廠…
Tourist Multiple才是最早面世的135相機，然後是著名的1914年的Simplex，都是實打實商業量產買得到的。Leica？當時只有台手工製作的原型機而已。更不用說1908年Leo, Audobard and Baradat註冊專利的機器。
來來來，給你看個寶貝：
1913年已經實現量產的Tourist Multiple

5、「1929年，德國羅萊公司生產了ROLLEIFLE×120雙鏡頭反光照相機，」
是，1929年Rollei生產了雙反沒錯，但是…拜託，你知道它用的是117膠捲么，不用120卷你好意思叫做120相機嗎？

6、「在此期間小西六攝影公司旗下的柯尼卡、美年達相機」
What？你說這個么？

7、看圖——

來來來，少年，你告訴我，這台是什麼相機？
在中國相機的章節里放一台德國Ernemann生產的 Ermanox（Ernox）相機是幾個意思？你說這是你口中的七一相機呢，還是大來相機呢？

科普完畢。
你自己把臉放出來讓我打的，不要怪我。
你這錯誤百出的回答竟然有400多個贊，我看至少有400多個知友的水平比你還差…

竟然有11人邀請我，驚呆了
難道我要火了？
好吧，作為一個不務正業的的生物人，其實我還是一個攝影愛好者，期待著能夠成為陳大師一樣的人物，擁有無數魔豆。

先做個簡單的比較吧
如果把人眼當做相機的話
鏡頭≈人的眼睛（更確切是晶狀體）
光圈≈人的瞳孔（你睜大眼或眯上眼代表了光圈大小）
快門≈你人的眼皮或眨眼的次數（眨眼越快，拍的越快）
感光元件≈視網膜
焦距≈你帶了個眼鏡或者望遠鏡

當然，拍照就認為是看見，散焦就可以認為是散光。

回到相機原理：
其實相機的原理，非常簡單，小孔成像。就跟大家眼睛一樣，你如何看到東西，相機就是如何工作。
下圖分別是眼睛成像原理和相機成像原理

相機的鏡頭就相當於晶狀體，而相機的底片就相當於我們的視網膜。
我們直接把圖像存儲到了大腦，而相機，則需要一個存儲介質。

相機的發展過程
第一，膠捲感光時代
最初，相機成像用的感光材料是化學材料，也就是我們所謂的膠片（這個也有個發展過程）
總體上的原理就是光線進入相機，然後使得膠捲感光，留下圖片

相信大家對這種圖片很熟悉。
但是從這種圖片到我們看到的照片，還需要一部轉換過程，就是所謂的「洗相」

經過這個過程，就得到了我們需要的照片

整個過程，最核心的就是交卷

第二，數碼時代
上述時代，感光是需要底片，後來科技發展，我們找到了電子的感光元件來替代了過去的膠捲。
這個原件就是數碼相機的感光元件。
主要有兩種
一種是廣泛使用的CCD（電荷藕合）元件；另一種是CMOS（互補金屬氧化物導體）器件。

本質的原理依然是成像

拍照的時候，圖片直接射到感光元件，然後以電子信息記錄，所以你可以知道在電腦上看。

不過這種辦法的壞處就在於無法真實的記錄全部的情景，所以還是膠片大法好。

好了，結束了，這就是相機的發展史。
以上是相機核心的發展。

當然，更細的歷史包括
1，感光材料的發展，比如，第一張照片是用塗有感光性瀝青的錫基底版作為感光材料，後來的膠片是鹵化銀成像
2，相機體積的改變，最初的是非常大的相機，後來成了小巧玲瓏的相機了
3，相機零部件的改進，包括光圈，快門，閃光燈等調整

我還是喜歡那個到朋友家裡拿相冊出來看的時代，現在照片太多反而不知道怎麼看。

謝邀，人看一幅畫，可以模擬看到的真正畫面，而畫，是各種顏色反射率的面分布，所以很容易誤解，認為眼睛是感知光線面分布的探測器。其實不然，一隻眼睛只接受幾乎是經過一個點的光線，不可能探測面分布，再說光線的面分布幾乎總是白板一塊，提取不出什麼信息。
眼睛看到的究竟是什麼呢？是通過一點光線的角分布。而一幅寫實的畫作，其功能是什麼呢？是反射/散射光源的光，在空間形成一個觀察場，場內任何一點光線的角分布，都擬真實景下眼睛看到的角分布。
相機的目的，就是製作這樣的畫作，首先是將經過一點光線的角分布，轉換成面分布(後面由感光的化學物理技術完成)，最簡單是小孔成像。但有一個基本矛盾：孔越小，成像越精確，但像攜帶光線能量越小，給後面的化學物理過程帶來困難和誤差。於是有了鏡頭，基本原理是：用較大的孔(光瞳)收集光線，且保持較高的成像精度。

問百度去

焦距是光學系統中衡量光聚集或發散的度量方式，指從透鏡的光心到光聚集之焦點的距離。置於照相機系統中時，焦距便是指從鏡頭透鏡中心到成像平面（也就是感光材料）的距離，標準的衡量單位是「mm（毫米）」。或許有朋友要因此產生疑惑——前面談到現在的鏡頭都是由數個鏡片組成，那麼上述概念中的「透鏡中心」究竟是指其中哪塊呢？事實上，無論鏡片數量多寡，我們都可以將鏡頭的整個透鏡組視為一個虛擬整體，而所謂的「透鏡中心」就是這個虛擬整體的主平面中心。對於某些鏡頭而言，出於各種各樣的原因會採用特殊的構造設計，在光路變化方面較為複雜，但核心原理上大同小異，都是利用透鏡的光線聚散效應。

竟然10多個人邀請我，我只能說還是另請高明吧，我一個搞音樂的怎麼就被叫來答攝影的問題了呢？

我也不是謙虛，我是錢虛。

照相機的鏡頭是凸透鏡，

照相機是利用了凸透鏡能成倒立、縮小、實像的原理製成的。

滿足條件：當物距大於兩倍焦距時，（u&>2f）

當相機距離拍攝的物體變遠時，鏡頭向後縮，拍到的像變小；

（兩倍焦距以外，u變大時，v變小，像變小）

當相機距離拍攝的物體變近時，鏡頭向前伸，拍到的像變大。

（兩倍焦距以外，u變小時，v變大，像變大）

起源 1839年達蓋爾銀版法就記得這個了

很多新手購買器材，明明已經購入了不錯的設備，但無法拍攝出如大師般清晰銳利的照片。於是認為自己的器材還不夠好——尋思要換掉器材。其實很多時候，是不夠了解自己的器材，或者錯誤的拍攝方法所導致的。快門設定、對焦方式、持機姿勢、附件等多方面都會影響到照片的清晰度。「拍不好」有時只是心理感受，是自己升級器材的借口，但如果能在拍攝過程辨別原因，糾正自己的錯誤操作，將是提升拍攝技能、告別小白攝影的一大收穫。

經常會有些「攝影愛好者」問我，怎樣把照片拍好，或者讓我指出他們作品的問題和解決方法，首先我們今天主要和大家分享的是攝影中的「曝光」，那麼什麼叫做曝光呢？就是使「膠片」或「攝影感光元件」感光就叫做曝光。那麼要得到正確的曝光照片，必須明白決定曝光量的三大要素。那麼究竟什麼才是曝光的三要素呢？其實就是我們常說的光圈，快門、感光度(ISO)。1.光圈的大小：不知道哪位「衰神」一開始就把光圈大小的標識給弄反了哈(開個玩笑)。我們常說的大光圈、小光圈和相機上實際標識出來的數值是反著的，例如：f16是小光圈，而f2.8則是大光圈。這個一定要搞清楚了，千萬不要理解反了！光圈的兩個作用：其一，就是控制進光量。光圈越大，光可以通過的面積就越大(如下圖)，則進光量就越大。

2,快門，

光圈是通過光孔開大開小來控制進光量的，快門則是通過控制進光孔開關的時間長短，來控制進光量的。孔開得時間越長，光線就進得越多。快門速度的標識與實際的快慢是一致的，1/1250秒的快門比1/60秒的快門快，這是大家容易理解的，就不多說了。快門越快，越會凝結高速的畫面，如水滴。快門越慢，手持拍攝就越容易因抖動而導致畫面模糊。因此在此分享一個關於快門的理論，就是「安全快門理論」。「安全快門」就是你所使用的焦距的倒數。如你用的焦距是50，那麼你的安全快門速度就不應該低於1/50秒。

3,3.ISO，感光度。用過膠捲的朋友都知道，膠捲是有不同的感光度的。數碼相機的感光度同樣是這個概念，只不過我們可以隨時調整，而我們買膠捲時，感光度就已經固定了，無從選擇。感光度是指對光線的敏感程度。感光度越高，意味著對光線越敏感。當你在較暗的環境下拍照，這時光線出現明顯不足，我們可通過調高感光度，來實現正常曝光，但其是有弱點的(光線越暗，感光度開越大，則畫面噪點越嚴重)，尤其是在我們放大畫面時。

最為一名職業攝影師，我想說這其實很簡單，網上到處都是答案沒必要專程來知乎問，如果你非要問我的話那麼其實我的答案就三個字「不知道」

目前數碼相機所使用的影像感測器有CCD和CMOS兩種類型，前者技術已經很成熟，後者是新興的技術，代表未來的發展方向。

CCD（Chagre Couled Device），即電荷耦合器，目前被廣泛應用於大部分數碼相機上，這是一種特殊的半導體材料，它由大量獨立的光敏元件組成，這些光敏元件通常按矩陣排列。光線透過鏡頭照射到CCD上，並轉換成電荷，每個元件上的電荷量取決於其受到的光照強度。當攝影者按動快門時，CCD可將各個元件的信息傳送到模/數轉換器上，然後將模擬電信號轉變為數字信號，數字信號再以一定的格式壓縮後存入緩存內，這樣就完成了數碼相片的整個拍攝。

CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor），即互補金屬氧化物半導體，它在微處理器和快閃記憶體等半導體技術上佔有重要的地位，也是一種可用來感受光線變化的半導體，其組成元素主要是硅和鍺，通過CMOS上帶負電和帶正電的晶體管來實現基本功能。這兩個互補效應所產生的電流即可被處理晶元記錄和解讀成影像。由於CMOS結構相對簡單，與現有的大規模集成電路生產工藝相同，從而生產成本可以降低，理論上講，CMOS的信號是以點為單位的電荷信號，CCD是以行為單位的電流信號，相比較而言，前者更為敏感、速度更快、更為省電。目前CMOS技術發展還不成熟，這種高質量的CMOS還只應用於一些專業的數碼相機上，而在一些低檔數碼相機上常使用廉價低檔的CMOS，成像質量一般比較差。所以目前要購買消費級數碼相機的話，建議用戶最好選擇以CCD為影像感測器的產品

鏡頭是一部相機的重要組件之一，可以說是相機的靈魂，數碼相機採用什麼鏡頭是一個非常重要的參數，也是區分不同檔次相機的重要指標。閃光燈是增加曝光量的方式之一，尤其在光線較暗的場合，利用閃光燈可以使景物更加明亮。數碼相機上使用的取景器有多種類型，包括LCD取景器、單反式取景器、旁軸式取景器等

補充一下：鏡頭是數碼相機的一個重要組成部分，它經常暴露在空氣中，因此鏡頭上落上一些灰塵也是很正常的，但是如果長時間使用相機而不注意維護鏡頭的話，那麼鏡頭上的灰塵將越聚越多，這樣會大大降低數碼相機的工作性能。例如鏡頭上的灰塵會嚴重降低圖像質量，出現斑點或減弱圖像對比度等。另外在使用過程中，手碰到鏡頭而在鏡頭上留下指紋，也是不可避免的，這些指紋同樣也會使取景的效果下降。

只有在非常必要時才對鏡頭進行清洗。鏡頭上有一丁點兒的塵土並不會影響圖像質量。清洗時，用軟刷和吹氣球清除塵埃。而指印對鏡頭的色料塗層非常有害，應儘快清除。

在不使用時，最好蓋上鏡頭蓋，以減少清洗的次數。清洗鏡頭時，先使用軟刷和吹氣球去除塵埃顆粒，然後再使用鏡頭清洗布。滴一小滴鏡頭清洗液在拭紙上(注意不要將清洗液直接滴在鏡頭上)，並用專用棉紙反覆擦拭鏡頭表面，然後用一塊乾淨的棉紗布擦凈鏡頭，直至鏡頭乾爽為止。如果你沒有專用的清洗液，那你可以在鏡頭表面哈口氣，雖然效果不比清洗液，但同樣能使鏡頭乾淨。注意：務必使用棉紙，而且在擦洗時，不要用力擠壓，因為鏡頭表面覆有一層比較易受損的塗層。

另外，大家千萬別用硬紙、紙巾或餐巾紙來清洗鏡頭。這些產品都包含有刮擦性的木質紙漿，會嚴重損害相機鏡頭上的易損塗層。在清洗相機的其他部位時，切勿使用溶劑苯、殺蟲劑等揮發性物質，以免相機變形甚至溶解。

我們常常聽人說「單反相機」，單反究竟是什麼呢？單反就是指單鏡頭反光，即SLR(Single Lens Reflex)，這是當今最流行的取景系統，大多數35mm照相機都採用這種取景器。在這種系統中，反光鏡和稜鏡的獨到設計使得攝影者可以從取景器中直接觀察到通過鏡頭的影像。因此，可以準確地看見膠片即將「看見」的相同影像。

今年是VR元年，國內全景視頻內容的匱乏，儘管各種VR設備層出不窮，但始終面臨著售價高昂和不易操作的問題。

樓上寫的很具體，我認為現在拍照閃光燈很重要，閃光燈是攝影器材中最重要的附件，是用於補光拍攝的必要設備，也是人像攝影中不可或缺的附件之一。攝影所用到的光源分為兩種：自然光源與人造光源　　

①自然光源，也就是通過太陽的照射而獲得。太陽光的強度為恆值，但它隨著四季、天氣狀況、時辰、海拔高度、地理經緯度的改變而變化。　　

②人造光源，顧名思義是各種照相所用到的燈光。人造光源可以保證穩定的輸出量，但與距離的遠近有著密切的關係，與被攝物距離越近，照度越強；距離越遠，照度越弱。

照相機簡稱相機，是一種利用光學成像原理形成影像並使用底片記錄影像的設備。很多可以記錄影像設備都具備照相機的特徵。醫學成像設備、天文觀測設備等等。照相機是用於攝影的光學器械。被攝景物反射出的光線通過照相鏡頭（攝景物鏡）和控制曝光量的快門聚焦後，被攝景物在暗箱內的感光材料上形成潛像，經沖洗處理（即顯影、定影）構成永久性的影像，這種技術稱為攝影術。分為一般的照相與專業的攝像