機(jī)電一體化技術(shù)論文

論當(dāng)代相機(jī)及未來相機(jī)的發(fā)展趨勢摘要：隨著科技的不斷進(jìn)步，如今各種功能的相機(jī)已經(jīng)走進(jìn)了千家萬戶。當(dāng)我們在使用各種相機(jī)的時(shí)候，對它有多少了解呢？本文綜合相機(jī)的發(fā)展史，借閱大量參考文獻(xiàn)，經(jīng)過個(gè)人總結(jié)，對相機(jī)的工作原理進(jìn)行分析，以及對未來相機(jī)的發(fā)展趨勢闡述自己的觀點(diǎn)。以下是對相機(jī)的綜合介紹。關(guān)鍵詞：全畫幅傳感器，數(shù)碼相機(jī)，COMS引言數(shù)碼相機(jī)是目前市場上最為普及的一種相機(jī)，由于操作簡單，價(jià)美物廉等特點(diǎn)受到廣大消費(fèi)者的青睞。然而隨著科技對相機(jī)的功能的不斷擴(kuò)展，單反、全景、航空照相機(jī)、水下照相機(jī)、顯微照相機(jī)以及照相館使用的座機(jī)等。本文對各種功能的相機(jī)做了簡單的介紹，同時(shí)對其未來的預(yù)期功能做了詳細(xì)的介紹。 相機(jī)的歷史發(fā)展最初的相機(jī)是一個(gè)不透光的盒子。照相機(jī)是用感光膠片反景物拍攝下來的攝影器材。它的發(fā)明經(jīng)歷了170年的歲月。我國對光和影像的研究，有著十分悠久的歷史。早在公元前四百多年，我國的《墨經(jīng)》一書就詳細(xì)記載了光的直線前進(jìn)、光的反射，以及平面鏡、凹面鏡、凸面鏡的成像現(xiàn)象。直到德國人奧斯卡·巴納克在1913年首次將改進(jìn)的35mm膠片應(yīng)用在他發(fā)明的徠卡相機(jī)上，由此形成了標(biāo)準(zhǔn)。隨后，日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將其命名為135膠片（感光面積為36mm*24mm），并廣泛應(yīng)用。1839年至1924年這個(gè)照相機(jī)發(fā)展的第一階段中，同時(shí)還出現(xiàn)了一些新穎的鈕扣形、手槍形等照相機(jī)。1925年至1938年為照相機(jī)發(fā)展的第二階段。這段時(shí)間內(nèi)，德國的萊茲、羅萊、蔡司等公司研制生產(chǎn)出了小體積、鋁合金機(jī)身等雙鏡頭及單鏡頭反光照相機(jī)。從1939年之后為照相機(jī)發(fā)展的第三個(gè)階段。此階段的前半期即本世紀(jì)六十年代之前，黑白、彩色膠片的質(zhì)量有了進(jìn)一步的提高，光學(xué)工業(yè)制成了含有稀有元素的新型光學(xué)玻璃，如鑭、鈦、鎘等玻璃。七十年代電子技術(shù)逐漸深入到照相機(jī)內(nèi)部，多種測光、高精度的電子鏡間快門、電子焦平面快門以及易于控制的電子自拍機(jī)等都紛紛出現(xiàn)。曝光補(bǔ)償、存儲記憶、多紀(jì)錄功能、電動上弦卷片、自動調(diào)焦等各種功能得到愈益精美的應(yīng)用，高度自動化、小型、輕便達(dá)到了前所未有的高度。當(dāng)代相機(jī)的現(xiàn)狀由于軟件技術(shù)引人數(shù)碼照相機(jī)，使數(shù)碼相機(jī)的功能升級變得易如反掌，達(dá)到了日新月異的程度。而數(shù)碼相機(jī)芯片技術(shù)的進(jìn)步，也使數(shù)碼相機(jī)的功能越來越多，處理速度越來越快，體積做得越來越小。本文著重對全畫幅相機(jī)進(jìn)行簡單的介紹。全畫幅傳感器全畫幅是傳統(tǒng)135膠卷的尺寸。傳統(tǒng)的照相機(jī)膠卷尺寸為35mm，35mm為膠卷的寬度（包括齒孔部分），35mm膠卷的感光面積為36x24mm。換算到數(shù)碼相機(jī)，對角長度越接近43.2mm的，CCD/CMOS尺寸越大。全畫幅在相機(jī)中的應(yīng)用首先，全畫幅傳感器首先是被廣泛應(yīng)用在高端數(shù)碼單反相機(jī)上，通常情況下，這些機(jī)型的單機(jī)價(jià)格都在2萬元以上，整體畫質(zhì)和性能都十分強(qiáng)悍。比如著名的經(jīng)典機(jī)型佳能EOS5D2，便是民用范圍內(nèi)最普及的全畫幅數(shù)碼單反，至今仍為用戶所喜愛。在最近一兩年，全畫幅數(shù)碼相機(jī)也開始呈現(xiàn)出更多的產(chǎn)品形態(tài)，比如索尼去年發(fā)布的RX1和今年的R1XR。RX1和R1XR是采用了全畫幅CMOS傳感器的卡片相機(jī)，擁有小巧的機(jī)身，并配備了高素質(zhì)的卡爾·蔡司定焦鏡頭，讓用戶可以通過卡片相機(jī)類的簡單操作、輕松獲得全畫幅單反般的高畫質(zhì)圖像。雖然價(jià)格不低，但是索尼RX1和R1XR無疑將“全畫幅”這種看似高深的技術(shù)消費(fèi)化，讓輕度用戶也能夠享受高畫質(zhì)的拍攝體驗(yàn)。全畫幅微單索尼A7/A7R3、COMS芯片CMOS（本意是指互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體——一種大規(guī)模應(yīng)用于集成電路芯片制造的原料）是微機(jī)主板上的一塊可讀寫的RAM芯片，用來保存當(dāng)前系統(tǒng)的硬件配置和用戶對某些參數(shù)的設(shè)定。CMOS可由主板的電池供電，即使系統(tǒng)掉電，信息也不會丟失。CMOSRAM本身只是一塊存儲器，只有數(shù)據(jù)保存功能，而對CMOS中各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)定要通過專門的程序。最新CMOS傳感器獲得廣泛應(yīng)用的一個(gè)前提是其所擁有的較高靈敏度、較短曝光時(shí)間和日漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個(gè)衡量尺度是填充因子（感光面積與整個(gè)像素面積之比）與量子效率（由轟擊屏幕的光子所生成的電子的數(shù)量）的乘積。CCD傳感器因其技術(shù)的固有特性而擁有一個(gè)很大的填充因子。而在CMOS圖像傳感器中，為了實(shí)現(xiàn)堪與CCD轉(zhuǎn)換器相媲美的噪聲指標(biāo)和靈敏度水平，人們給CMOS圖像傳感器裝配上了有源像素傳感器（APS），并且導(dǎo)致填充因子降低，原因是像素表面相當(dāng)大的一部分面積被放大器晶體管所占用，留給光電二極管的可用空間較小。所以，當(dāng)今CMOS傳感器的一個(gè)重要的開發(fā)目標(biāo)就是擴(kuò)大填充因子。賽普拉斯（FillFactory）通過其獲得專利授權(quán)的一項(xiàng)技術(shù)，可以大幅度地提高填充因子，這種技術(shù)可以把一顆標(biāo)準(zhǔn)CMOS硅芯片最大的一部分面積變?yōu)橐粔K感光區(qū)域。三、未來相機(jī)的發(fā)展趨勢集拍照與打印一體的Instagram相機(jī)使用智能手機(jī)拍照、并即時(shí)發(fā)布到社交網(wǎng)絡(luò)上，已經(jīng)是很多用戶的常態(tài)，手機(jī)鏡頭畫質(zhì)的提升和內(nèi)置數(shù)據(jù)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的方便特性，讓功能單一畫質(zhì)一般的卡片相機(jī)逐漸失去了市場。不過，眾多相機(jī)廠商也在紛紛發(fā)力改變這一現(xiàn)象，比如去年三星推出了內(nèi)置Android系統(tǒng)和3G網(wǎng)絡(luò)的GalaxyCamera、佳能今年推出的迷你相機(jī)PowerShotN，都吸引了用戶的眼球。那么，將隨手拍攝與數(shù)碼相機(jī)結(jié)合的終極概念會是什么呢？答案就是Instagram相機(jī)。相傳，Socialmatic公司將于寶麗來合作推出一款數(shù)碼相機(jī)，內(nèi)置了圖片分享軟件Instagram的諸多個(gè)性濾鏡效果，可以通過機(jī)身內(nèi)置的WIFI連接手機(jī)熱點(diǎn)隨時(shí)上網(wǎng)分享照片。更酷的是，它還擁有類似“拍立得”的功能，可以直接將照片打印出來。配置方面，Instagram相機(jī)將配備雙攝像頭，主鏡頭為1400萬像素，副鏡頭為200萬像素，基本上屬于目前卡片相機(jī)中主流的的配置。另外，還將采用4.3英寸觸摸屏幕，運(yùn)行Android系統(tǒng)，支持應(yīng)用擴(kuò)展，并內(nèi)置4GB存儲空間，支持SD卡擴(kuò)展。網(wǎng)絡(luò)連接方面，支持GPS/WIFI/藍(lán)牙，可以通過藍(lán)牙擴(kuò)展功能，當(dāng)然也能夠定位以及使用手機(jī)的WIFI熱點(diǎn)功能隨時(shí)上網(wǎng)。Instagram相機(jī)將于2014年第一季度上市，售價(jià)為299美元（約合人民幣1832元）?？梢钥吹?，Instagram相機(jī)的拍攝配置算不上強(qiáng)悍，在2014年上市時(shí)，基本上拍照效果會與當(dāng)時(shí)的智能手機(jī)旗艦差不多，那么它是否能夠吸引用戶購買呢？相對來說，至少與現(xiàn)階段的迷你類分享型相機(jī)相比，Instagram相機(jī)擁有最為全面的功能，不僅內(nèi)置了Android智能系統(tǒng)和全面的連接功能，其小巧的體積也是優(yōu)勢之一。至于機(jī)身打印功能，也是一個(gè)相當(dāng)加分的項(xiàng)目，可謂是“線下分享”功能。所以，目前市場中同類相機(jī)的表現(xiàn)不夠好，并非是用戶不接受，而是功能限制帶來的使用體驗(yàn)不足，相信Instagram相機(jī)會擁有更好的市場表現(xiàn)，也開辟出了一條全新的數(shù)碼相機(jī)發(fā)展理念。全畫幅相機(jī)的廣闊前景在索尼推出全畫幅卡片相機(jī)RX1系列機(jī)型之后，關(guān)于全畫幅微單無反相機(jī)的消息就開始流傳起來。最新的傳聞則是，索尼將于9月24日發(fā)布全畫幅NEX微單，內(nèi)置五軸防抖系統(tǒng)，單機(jī)售價(jià)則高達(dá)3000美元（約合人民幣18382元）。同時(shí)該消息還指出，索尼已經(jīng)秘密研發(fā)全畫幅微單兩年之久，期間與蔡司和奧林巴斯保持者緊密的合作關(guān)系。但不論這個(gè)傳聞是否屬實(shí)，全畫幅NEX產(chǎn)品初期都將面臨鏡頭群不足的狀況，此前還有消息稱索尼在研發(fā)一種A/E混合卡口的技術(shù)，讓全畫幅微單可以直接使用A卡口的全幅鏡頭。無論如何，全畫幅普及也將是未來數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域的一個(gè)趨勢，畢竟這是專業(yè)級相機(jī)產(chǎn)品提升畫質(zhì)的一個(gè)最有效形式。當(dāng)然，全畫幅傳感器對于無反相機(jī)來說，意味著初期的鏡頭短缺、價(jià)格高昂，或許仍然只能是少數(shù)人的昂貴玩具。iOS相機(jī)的預(yù)測當(dāng)蘋果宣布與汽車廠商合作，將iOS系統(tǒng)內(nèi)置到汽車中，不禁讓人聯(lián)想，有一天會不會出現(xiàn)搭載iOS的智能相機(jī)出現(xiàn)呢？事實(shí)上，谷歌Android系統(tǒng)已經(jīng)被應(yīng)用到智能相機(jī)中，三星繼推出試水的Android卡片相機(jī)GalaxyCamera之后，又在今年發(fā)布了Android微單GalaxyNX，在智能相機(jī)領(lǐng)域又進(jìn)一步。智能相機(jī)的優(yōu)勢在于集合了智能手機(jī)方便的分享機(jī)制和擴(kuò)展功能，使得傳統(tǒng)的數(shù)碼相機(jī)更具可玩性。而iOS實(shí)際上是一個(gè)非常適合應(yīng)用在相機(jī)上的智能平臺，其拍攝性能一直十分出色，并且擁有大量的第三方應(yīng)用，會為傳統(tǒng)數(shù)碼相機(jī)帶來更高的可玩性。當(dāng)然，蘋果對于iOS平臺一直是持限制和保護(hù)的態(tài)度，就算是自家的新產(chǎn)品，推出速度都十分緩慢，力求硬件與軟件完美搭配的效果。但是由于新CEO提姆·庫克的經(jīng)營理念與完美主義者喬布斯不盡相同，或許我們會在不久的將來使用上更酷的iOS相機(jī)。各種異型相機(jī)說到未來，就不得不提到一些概念的相機(jī)產(chǎn)品?；蛟S在目前它們都無法成為主流，但是從設(shè)計(jì)理念或是技術(shù)上來說，都具備著某些閃光點(diǎn)，或許也會成為未來數(shù)碼相機(jī)的一種趨勢。比如，Lytro光場相機(jī)的“先拍攝后對焦”技術(shù)，就是一項(xiàng)十分實(shí)用且充滿樂趣的功能。相機(jī)小型化也是一直以來的趨勢，但是體積僅為硬幣大小、擁有500萬像素，并且存儲卡槽和電池，并支持720P視頻拍攝，簡直可以說是007的裝備。另外，還有類似雙鏡頭可分體式相機(jī)等概念產(chǎn)品，可以實(shí)現(xiàn)無線同時(shí)拍攝的功能，讓用戶以不同的視角記錄生活的點(diǎn)點(diǎn)滴滴。結(jié)論可以肯定的是，未來數(shù)碼相機(jī)一定是分為專業(yè)及消費(fèi)兩條路線平行發(fā)展，專業(yè)級單反或無反相機(jī)更加注重成像質(zhì)量、對焦性能等，像素也會越來越高；而消費(fèi)級產(chǎn)品則會像Instagram相機(jī)那樣，注重互聯(lián)網(wǎng)分享的樂趣，或者通過搭載智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)更多智能化的拍攝應(yīng)用?？偠灾?，數(shù)碼相機(jī)不會因?yàn)槠渌问脚臄z設(shè)備的流行而消亡，因?yàn)槿祟愂冀K需要通過相機(jī)來記錄生活，這是一種本能。參考文獻(xiàn)【1】關(guān)少穎,高克寧,王光興.

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27(2)【2】光機(jī)電一體化叢書—光機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)品實(shí)例，作者:林宋