相機的技術演變及TRIZ分析

1、相機的技術演變相機的技術演變及發(fā)展分析及發(fā)展分析2手機拍攝手機拍攝34單反相機拍攝5What，什么是相機？，什么是相機？相機，是一種利用光學成像原相機，是一種利用光學成像原理形成影像并使用底片記錄影理形成影像并使用底片記錄影像的設備。像的設備。相機的發(fā)展演變大致可分為相機的發(fā)展演變大致可分為4個時期：個時期：一、攝影的誕生和初期發(fā)展一、攝影的誕生和初期發(fā)展二、攝影快速發(fā)展期二、攝影快速發(fā)展期三、攝影成熟期三、攝影成熟期四、攝影電子化高速發(fā)展時期四、攝影電子化高速發(fā)展時期6被攝景物反射出的光線通過照相鏡頭被攝景物反射出的光線通過照相鏡頭(攝景物鏡攝景物鏡)和控制和控制曝光量的快門聚焦后，被攝景物

2、在暗箱內的感光材料上曝光量的快門聚焦后，被攝景物在暗箱內的感光材料上形成潛像，這就是相機成像的原理。形成潛像，這就是相機成像的原理。7一、攝影術的誕生和初期發(fā)展（公元前攝影術的誕生和初期發(fā)展（公元前400多多年年1839年年1870年）年）小孔成像。隨著人類對小孔成像。隨著人類對光學認識不斷加深以及光學認識不斷加深以及平面鏡、凹面鏡、凸面平面鏡、凹面鏡、凸面鏡的成像原理的掌握，鏡的成像原理的掌握，為相機的誕生奠定了理為相機的誕生奠定了理論基礎。論基礎。8在在16世紀文藝復興時期，歐洲出現(xiàn)了供繪畫用的世紀文藝復興時期，歐洲出現(xiàn)了供繪畫用的“成像暗箱成像暗箱”。 9人類對于精確簡便成像的追求從未停

3、止，照片先于人類對于精確簡便成像的追求從未停止，照片先于相機出現(xiàn)，曝光獲取圖像的思路也為相機的誕生奠相機出現(xiàn)，曝光獲取圖像的思路也為相機的誕生奠定了技術基礎，這是相機的萌芽期。定了技術基礎，這是相機的萌芽期。世界上第一張照片（世界上第一張照片（1825年）年）第一張實景照片（第一張實景照片（1826年）年）101839年年8月月19 日法國畫家達日法國畫家達蓋爾公布了他發(fā)明的蓋爾公布了他發(fā)明的“達蓋達蓋爾銀版攝影術爾銀版攝影術”，于是世界，于是世界上誕生了第一臺可攜式木箱上誕生了第一臺可攜式木箱照相機照相機19世紀相機的普遍樣式世紀相機的普遍樣式111841年光學家沃哥蘭德發(fā)明了年光學家沃哥蘭

4、德發(fā)明了第一臺全金屬機身的照相機。第一臺全金屬機身的照相機。1845世界上第一臺可搖攝世界上第一臺可搖攝150的全景照相機的全景照相機121849 第一臺立體相機。傳統(tǒng)攝第一臺立體相機。傳統(tǒng)攝影為二維圖像，但是人類早已影為二維圖像，但是人類早已開始追求開始追求3D攝影，這是相機發(fā)攝影，這是相機發(fā)展的一個重要方向！展的一個重要方向！1861年年 麥克斯韋爾世界上第麥克斯韋爾世界上第一張彩色照片一張彩色照片 蘇格蘭呢子緞蘇格蘭呢子緞帶，需要說明的它是帶，需要說明的它是3次拍攝次拍攝后重疊成的，通過紅黃藍三后重疊成的，通過紅黃藍三原色的重合獲取。原色的重合獲取。131866年德國化學家奧托年德國化學

5、家奧托肖特與肖特與光學家卡爾光學家卡爾蔡司在蔡司公司發(fā)蔡司在蔡司公司發(fā)明了正光攝影鏡頭，該公司現(xiàn)明了正光攝影鏡頭，該公司現(xiàn)在在鏡頭領域世界馳名！在在鏡頭領域世界馳名！1869年法國科學家迪奧隆發(fā)年法國科學家迪奧隆發(fā)表世界上第一幅用減色法獲表世界上第一幅用減色法獲得的彩色照片得的彩色照片葉子葉子14二、攝影術快速發(fā)展期（二、攝影術快速發(fā)展期（1870年年1914年）年）1880年，英國人貝克推出畫面為年，英國人貝克推出畫面為80mm100mm世界最早的雙世界最早的雙鏡頭反光照相機。鏡頭反光照相機。151888年美國柯達公司生產(chǎn)出了新型感光材料柔軟、可卷繞年美國柯達公司生產(chǎn)出了新型感光材料柔軟、可

6、卷繞的的“膠卷膠卷”這是感光材料的一個飛躍。同年，柯達公司發(fā)明了這是感光材料的一個飛躍。同年，柯達公司發(fā)明了世界上第一臺安裝膠卷的可攜式方箱照相機。世界上第一臺安裝膠卷的可攜式方箱照相機。161892年，美國人托馬斯年，美國人托馬斯愛迪生愛迪生和下屬威廉和下屬威廉迪克森推出了迪克森推出了35mm膠片規(guī)格膠片規(guī)格1899年，法國人迪奧隆和勒年，法國人迪奧隆和勒旭額爾制造出世界上第一臺旭額爾制造出世界上第一臺彩色照相機。彩色照相機。171905年柯達退出年柯達退出N.1A 折疊便攜折疊便攜式式(N.1A Folding Pocket)型相機型相機1913徠卡推出了世界第一臺徠卡推出了世界第一臺13

7、5相機相機Ur-Leica18第一幅第一幅1913年生產(chǎn)的年生產(chǎn)的Homeos型型相機相機,使用帶齒孔的使用帶齒孔的35mm膠卷膠卷拍攝拍攝24張立體照片張立體照片19三、攝影術成熟期（三、攝影術成熟期（1914年年1960年）年）在此階段，照相機的性在此階段，照相機的性能逐步提高和完善，光能逐步提高和完善，光學式取景器、測距器、學式取景器、測距器、自拍機等被廣泛采用，自拍機等被廣泛采用，機械快門的調節(jié)范圍不機械快門的調節(jié)范圍不斷擴大。照相機制造業(yè)斷擴大。照相機制造業(yè)開始大批量生產(chǎn)照相機。開始大批量生產(chǎn)照相機。黑白感光膠片的感光度、黑白感光膠片的感光度、分辨率和寬容度不斷提分辨率和寬容度不斷提

8、高；彩色感光片開始推高；彩色感光片開始推廣，從而使攝影隊伍迅廣，從而使攝影隊伍迅速擴大并走向專業(yè)化。速擴大并走向專業(yè)化。20柯達柯達1916年生產(chǎn)的年生產(chǎn)的NO.3A的連的連動測距型折疊皮腔相機。這類動測距型折疊皮腔相機。這類相機由于其皮腔呈風琴狀，故相機由于其皮腔呈風琴狀，故也被稱為風琴相機。也被稱為風琴相機。1928年，世界上第一臺雙鏡頭年，世界上第一臺雙鏡頭反光反光120相機相機“祿來祿來”，由德國，由德國“弗蘭克和海德克弗蘭克和海德克”公司推出公司推出211934年，日本第一代高級布簾年，日本第一代高級布簾快門快門35mm照相機照相機“KWANON”由佳能公司前身由佳能公司前身“精機光

9、學研精機光學研究所究所”研制成功研制成功.第一張寬為第一張寬為35毫米的現(xiàn)代膠卷毫米的現(xiàn)代膠卷（1934年）年）221939年，美國艾加頓發(fā)明了電年，美國艾加頓發(fā)明了電子快速閃光燈子快速閃光燈,取代了取代了1925年問年問世的閃光燈泡，世的閃光燈泡，1864年問世的年問世的鎂光條、鎂光條、1887年問世的鎂光燈年問世的鎂光燈1947年，美國的蘭德博士發(fā)明年，美國的蘭德博士發(fā)明了黑白即顯（一步成像）攝影了黑白即顯（一步成像）攝影法，寶麗來蘭德相機問世法，寶麗來蘭德相機問世231948年，成立于年，成立于1841年的瑞典年的瑞典哈蘇公司生產(chǎn)出哈蘇公司生產(chǎn)出“哈蘇哈蘇1600F型型”照相機，標志著該

10、軍用品照相機，標志著該軍用品牌進入民用領域。牌進入民用領域。第一張數(shù)碼照片第一張數(shù)碼照片(1957年）此后，數(shù)年）此后，數(shù)碼照相機的出現(xiàn)帶來了攝影技術的碼照相機的出現(xiàn)帶來了攝影技術的革命，它們完全具備膠片照相機的革命，它們完全具備膠片照相機的功能。圖像處理系統(tǒng)將照片直接傳功能。圖像處理系統(tǒng)將照片直接傳輸至計算機，產(chǎn)生數(shù)碼照片。輸至計算機，產(chǎn)生數(shù)碼照片。241959年，日本尼康公司推出第一架年，日本尼康公司推出第一架135單鏡頭反光照相機單鏡頭反光照相機Nikon F，這，這是現(xiàn)在廣為流行的單反相機的鼻祖是現(xiàn)在廣為流行的單反相機的鼻祖25四、攝影術電子化高速發(fā)展時期四、攝影術電子化高速發(fā)展時期（

11、1960年年-2008年）年）該階段，相機該階段，相機的發(fā)展進入了的發(fā)展進入了自動化與電子自動化與電子化的高速發(fā)展化的高速發(fā)展期，相機從外期，相機從外形，到成像技形，到成像技術與品質，功術與品質，功能的簡便化等能的簡便化等方面都取得了方面都取得了巨大的進步。巨大的進步。261960年，日本旭光學公司發(fā)明年，日本旭光學公司發(fā)明通過鏡頭的內測光技術（通過鏡頭的內測光技術（TTL），并研制出世界上第一架通），并研制出世界上第一架通過鏡頭內測光的過鏡頭內測光的TTL測光式單測光式單鏡頭反光照相機鏡頭反光照相機賓得賓得SP Otmatic型照相機，使型照相機，使35mm相相機開始了自動化發(fā)展階段。機開始

12、了自動化發(fā)展階段。1962年，裝有程序自動曝光系年，裝有程序自動曝光系統(tǒng)的統(tǒng)的“美能達美能達Hi-matic型型”照照相機上市。相機上市。271969年，美國宇航員乘年，美國宇航員乘“阿波阿波羅羅11號號”飛船登上月球，并用飛船登上月球，并用哈蘇哈蘇500EL相機進行了攝影，相機進行了攝影，單反相機的發(fā)展日趨成熟。單反相機的發(fā)展日趨成熟。1975年，柯達公司用年，柯達公司用CCD制造制造了可以操作的電子相機。相機了可以操作的電子相機。相機從此進入電子數(shù)碼時代。從此進入電子數(shù)碼時代。281981年，索尼推出了全球第一年，索尼推出了全球第一臺不用感光膠片的電子相機臺不用感光膠片的電子相機索尼馬維卡

13、。索尼馬維卡。 1985年，日本美能達公司研制年，日本美能達公司研制出世界第一架自動調焦的單鏡出世界第一架自動調焦的單鏡頭反光照相機頭反光照相機美能達美能達7000。291986年，日本賓得公司發(fā)布年，日本賓得公司發(fā)布Zoom 70相機，它是第一臺帶相機，它是第一臺帶變焦鏡頭的傻瓜相機變焦鏡頭的傻瓜相機 1994年，尼康公司推出了第一年，尼康公司推出了第一款具有減震系統(tǒng)（款具有減震系統(tǒng)（VR）技術的）技術的袖珍相機袖珍相機Zoom-Touch 105 VR。301995年，卡西歐年，卡西歐QV-10成為第成為第一個裝有一個裝有LCD監(jiān)視器能夠實時監(jiān)視器能夠實時取景的數(shù)碼相機。取景的數(shù)碼相機。

14、2001年，日本京瓷發(fā)布了世界年，日本京瓷發(fā)布了世界第一款全畫幅數(shù)碼單反相機第一款全畫幅數(shù)碼單反相機康泰時康泰時N Digital312003年，美能達推出世界第一年，美能達推出世界第一臺臺CCD防抖動技術的數(shù)碼相機防抖動技術的數(shù)碼相機DiMAGE A1。 2009年，柯達公司宣布柯達克年，柯達公司宣布柯達克羅姆反轉片（羅姆反轉片（Kodak Chrome）正式停產(chǎn)。膠卷時代過去了，正式停產(chǎn)。膠卷時代過去了，昂貴膠卷作為一種優(yōu)質感光材昂貴膠卷作為一種優(yōu)質感光材料僅在專業(yè)攝影領域生存。料僅在專業(yè)攝影領域生存。32數(shù)碼相機成像過程數(shù)碼相機成像過程1.經(jīng)過鏡頭光聚焦經(jīng)過鏡頭光聚焦在在CCD或或CMO

15、S上上 2.CCD或或CMOS將將光轉換成電信號光轉換成電信號 3.經(jīng)處理器加工，經(jīng)處理器加工，記錄在相機的內記錄在相機的內存上存上 4.通過電腦處理和通過電腦處理和顯示器的電光轉顯示器的電光轉換，或經(jīng)打印機換，或經(jīng)打印機打印便形成影象打印便形成影象現(xiàn)代相機和龐大的鏡頭群現(xiàn)代相機和龐大的鏡頭群33現(xiàn)代數(shù)碼相機的兩種感光元件比較現(xiàn)代數(shù)碼相機的兩種感光元件比較CCDCMOS34CCD的工作原理的工作原理.070607205王銀王銀CCD原理原理.txt35CMOS與CCD的區(qū)別感光器件的面積大小，感光器件的面積大小，CCD/CMOS面積面積越大，捕獲的光子越多，感光性能越好越大，捕獲的光子越多，感

16、光性能越好，信噪比越低。，信噪比越低。CCD/CMOS是數(shù)碼相機是數(shù)碼相機用來感光成像的部件，相當于光學傳統(tǒng)用來感光成像的部件，相當于光學傳統(tǒng)相機中的膠卷。相機中的膠卷。主要區(qū)別是數(shù)字數(shù)據(jù)傳送的方式不同。主要區(qū)別是數(shù)字數(shù)據(jù)傳送的方式不同。CCD傳感器中每一行中每一個象素的電傳感器中每一行中每一個象素的電荷數(shù)據(jù)都會依次傳送到下一個象素中，荷數(shù)據(jù)都會依次傳送到下一個象素中，由最底端部分輸出，再經(jīng)由傳感器邊緣由最底端部分輸出，再經(jīng)由傳感器邊緣的放大器進行放大輸出；而在的放大器進行放大輸出；而在CMOS傳傳感器中，每個象素都會鄰接一個放大器感器中，每個象素都會鄰接一個放大器及及A/D轉換電路，用類似內

17、存電路的方轉換電路，用類似內存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出。式將數(shù)據(jù)輸出。 原因在于：原因在于：CCD的特殊的特殊工藝可保證數(shù)據(jù)在傳送時不會失真，因工藝可保證數(shù)據(jù)在傳送時不會失真，因此各個象素的數(shù)據(jù)可匯聚至邊緣再進行此各個象素的數(shù)據(jù)可匯聚至邊緣再進行放大處理；而放大處理；而CMOS工藝的數(shù)據(jù)在傳送工藝的數(shù)據(jù)在傳送距離較長時會產(chǎn)生噪聲，因此，必須先距離較長時會產(chǎn)生噪聲，因此，必須先放大，再整合各個象素的數(shù)據(jù)。但放大，再整合各個象素的數(shù)據(jù)。但CMOS技術更為成熟廉價，可以制作成技術更為成熟廉價，可以制作成更大尺寸的感光器件，在單反領域廣為更大尺寸的感光器件，在單反領域廣為應用。應用。36這張單反相機光學組

18、這張單反相機光學組件的截面圖顯示了光件的截面圖顯示了光如何通過透鏡（如何通過透鏡（1）被反光鏡（被反光鏡（2）反射）反射到磨砂取景屏（到磨砂取景屏（5）中。通過一塊凸透鏡中。通過一塊凸透鏡（6）并在五棱鏡（）并在五棱鏡（7）中反射，最終圖像）中反射，最終圖像出現(xiàn)在取景框（出現(xiàn)在取景框（8）中。當按下快門，反中。當按下快門，反光鏡沿鏡頭所示方向光鏡沿鏡頭所示方向移動，焦平面（移動，焦平面（3）打開，圖像被攝在底打開，圖像被攝在底片（膠片、片（膠片、CCD、CMOS）上，與取景）上，與取景屏幕上看到的一致。屏幕上看到的一致。單反相機原理單反相機原理37旁軸與雙反相機原理38雙鏡頭反光相機后來被單鏡雙鏡頭反光相機后來被單鏡頭反光相機代替，主要是因頭反光相機代替，主要是因為單反相機具有取景和成像為單反相機具有取景和成像視差小、體積小、可更換鏡視差小、體積小、可更換鏡頭、膠卷方便等優(yōu)點。單反頭、膠卷方便等優(yōu)點。單反相機成像質量高，鏡頭可以相機成像質量高，鏡頭可以更換，能夠針對各種環(huán)境采更換，能夠針對各種環(huán)境采取不同的鏡頭拍攝。而且很取不同的鏡頭拍攝。而且很多操控模式更加專業(yè)化，利多操控