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话说单反相机的光学取景器(一)

(2014-03-29 19:09:37)
标签:

单反

dslr

取景器

相机

摄影

分类: 论摄影

单反相机诞生已经整整130年了,长期以来,单反被很多人认为是最实用、最强大、高效的相机类型。数码时代,特别是2008年以来,虽然受到无反光镜相机的冲击,数码单反依然保持着旺盛的生命力。其明亮的光学取景器、直观、无时滞的取景方式将它和其他各类数码相机明显地区别开。


说到数码单反的光学取景器,其实也有小有门道,今天得空唠叨两句。


一、构造


数码单反的光学取景器至少包括反光镜、对焦屏、聚光镜、五棱镜和目镜五个部分。光路原理如图。

话说单反相机的光学取景器(一)

 


1.反光镜


手动时代,反光镜就是一块45°放置的镜子,要求反光率高、轻巧结实,经得起快速抬放的动作。反光镜机构动作是单反机震的主要因素,因此反光镜预升功能可以大幅降低机震。

话说单反相机的光学取景器(一)
手动相机的全反射反光板


反光镜反射的是光束,本身没有“像”,反光镜落点灰尘或沾染污渍,取景器里是看不到的。凡是取景器里看到的灰尘,其实都在对焦屏上。


到了自动时代,反光镜就不能是单纯的镜面了。因为相机底部的自动对焦系统也需要光束,所以反光镜都是半透镜,只反射六成左右的光线用于取景,四成左右光线透射过去,通过副反光镜反射到自动对焦系统。因此,自动单反的取景器不可避免的比手动单反的暗,手动对焦相对困难。此外,由于副反光镜体积有限,对焦区域也不可能覆盖整个取景范围。

话说单反相机的光学取景器(一)


Sony的单电相机也是用半透镜,不过单电没有光学取景,反光镜是将越三成的光线反射到顶部的自动对焦系统,而将七成光线投射到成像元件上,所以曝光度比其他机型要低1/2EV左右。

话说单反相机的光学取景器(一)

索尼单电(半透镜数码相机)


2.对焦屏


反光镜将镜头入射的成像光线反射到磨砂对焦屏上成像,到达磨砂对焦屏的光路长度必须整好和到达成像元件平面的一致,否则,取景器中看到的对焦情况就和实际对焦情况不符。


磨砂对焦屏是决定我们再取景器中看到影像的一个重要因素。因为单反光学取景器和望远镜、潜望镜是有不同的,我们并没有直接看到物体,而是看到物体在对焦屏磨砂层上的“像”。取景光路的前半段,到对焦屏就结束了。话说单反相机的光学取景器(一)


话说单反相机的光学取景器(一)

对焦屏磨砂粗,颗粒大,磨砂层厚度就大,成像区域有一定厚度,我们从取景器中看到的景深范围就大。磨砂细,颗粒小,磨砂层的厚度也小,我们从取景器中看到的景深范围就小。

话说单反相机的光学取景器(一)
不同类型和精细度的对焦屏


厂商会销售高精细度的磨砂对焦屏,这样的对焦屏视觉景深浅,方便手动对焦。但是如果磨砂过细,会折射更多的光线,造成背后投过的影像亮度降低。如果镜头光圈小,入射光线本来就不太多,昏暗的光线下就无法对焦了。因此,一般相机标配的对焦屏磨砂程度有限,保证f/5.6-8的镜头也正常取景。


对焦屏上的东西取景器里是能清晰看到的,例如前面提到的灰尘。注意,对焦屏只能吹,不要用任何接触的方式清洁。


中低端机型会在对焦屏后摄制叠加信息显示面板,蚀刻上对焦点等等图形。某些中高端机型会在对焦屏后面设置背透式液晶面板。液晶面板在没有电池供电的时候会变暗。取景器下方和旁边的液晶显示信息也在对焦屏周边设置。

话说单反相机的光学取景器(一)

话说单反相机的光学取景器(一)
叠加信息显示面板

话说单反相机的光学取景器(一)
裂像对焦屏



3. 五棱镜


为什么不是三棱镜、四棱镜、六棱镜?因为五棱镜恰好可以将成像倒过来投送到目镜。

话说单反相机的光学取景器(一)
五棱镜有很高的反射率和透光度,但也相对昂贵。低端的机型会选择五面镜,虽然视觉不受影响,但会进一步降低取景器的亮度和反差。


话说单反相机的光学取景器(一)

测光系统是围绕五棱镜设立的。所以测光系统针对的是对焦屏上的成像亮度,更换不同型号的对焦屏、使用列缺对焦屏都有可能会影响测光。某些机型的叠加信息透射系统(蚀刻或液晶)也是在五棱镜的一面设置的,理论上不如背透式,但使用上毫无问题。还有叠加信息的照明系统也在五棱镜上,某些机型红光指示透光的问题,就是由于五棱镜/五面镜折/反射造成的。


话说单反相机的光学取景器(一)


4.目镜


目镜一般是个镜片组,与聚光透镜配合,构成取景成像光路的后半段,决定取景器的放大倍率,并起到校正影像的作用。


像望远镜一样,很多目镜也提供了屈光度(近视/远视)矫正功能。此外,目镜有都有一个眼点的概念,也就是所谓的出瞳距离。所谓眼点是指眼睛距离目镜最后一个镜片多远的范围内能看清整个取景画面,取景器不会遮挡画面边缘。要戴着眼镜看清整个视场,眼点至少应为15-18mm。当出眼点少于8mm时,即使不戴眼镜的人使用起来也会感到不方便。


眼点和屈光度矫正都和目镜组的光学力量有关,普通机型为照顾成像矫正,不可能获得特别高的眼点和特别宽的屈光度矫正范围。这时候就需要其他附件来辅助里。例如提高眼点的接目增距镜,各种度数屈光度调节镜等等。无论哪种,都会影响原取景成像的光学性能,例如图像边缘变形、减小、变暗等等。话说单反相机的光学取景器(一)


话说单反相机的光学取景器(一)

屈光度调节旋钮


还有一个附件,就是放大取景器,包括直角取景器。放大取景器可以将取景画面放大,甚至提升亮度,大大方便了手动对焦,但同样也是有代价的,放大取景器都会使得出瞳孔径变小,眼睛必须凑准这个小区域才能看清整个取景画面,也挺累的。话说单反相机的光学取景器(一)



如果眼睛离开目镜(例如自拍或者举起机身拍摄),目镜也会透射外部光线到五棱镜,进而影响测光系统。某些中高档机身设置了目镜档片,中低档的也会在背带上设置一个档片。其实只要把相机背带搭在取景器上,遮住就可以了。

话说单反相机的光学取景器(一)

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