机电一体化技术论文

论当代相机及未来相机的发展趋势摘要：随着科技的不断进步，如今各种功能的相机已经走进了千家万户。当我们在使用各种相机的时候，对它有多少了解呢？本文综合相机的发展史，借阅大量参考文献，经过个人总结，对相机的工作原理进行分析，以及对未来相机的发展趋势阐述自己的观点。以下是对相机的综合介绍。关键词：全画幅传感器，数码相机，COMS引言数码相机是目前市场上最为普及的一种相机，由于操作简单，价美物廉等特点受到广大消费者的青睐。然而随着科技对相机的功能的不断扩展，单反、全景、航空照相机、水下照相机、显微照相机以及照相馆使用的座机等。本文对各种功能的相机做了简单的介绍，同时对其未来的预期功能做了详细的介绍。 相机的历史发展最初的相机是一个不透光的盒子。照相机是用感光胶片反景物拍摄下来的摄影器材。它的发明经历了170年的岁月。我国对光和影像的研究，有着十分悠久的历史。早在公元前四百多年，我国的《墨经》一书就详细记载了光的直线前进、光的反射，以及平面镜、凹面镜、凸面镜的成像现象。直到德国人奥斯卡·巴纳克在1913年首次将改进的35mm胶片应用在他发明的徕卡相机上，由此形成了标准。随后，日本工业标准将其命名为135胶片（感光面积为36mm*24mm），并广泛应用。1839年至1924年这个照相机发展的第一阶段中，同时还出现了一些新颖的钮扣形、手枪形等照相机。1925年至1938年为照相机发展的第二阶段。这段时间内，德国的莱兹、罗莱、蔡司等公司研制生产出了小体积、铝合金机身等双镜头及单镜头反光照相机。从1939年之后为照相机发展的第三个阶段。此阶段的前半期即本世纪六十年代之前，黑白、彩色胶片的质量有了进一步的提高，光学工业制成了含有稀有元素的新型光学玻璃，如镧、钛、镉等玻璃。七十年代电子技术逐渐深入到照相机内部，多种测光、高精度的电子镜间快门、电子焦平面快门以及易于控制的电子自拍机等都纷纷出现。曝光补偿、存储记忆、多纪录功能、电动上弦卷片、自动调焦等各种功能得到愈益精美的应用，高度自动化、小型、轻便达到了前所未有的高度。当代相机的现状由于软件技术引人数码照相机，使数码相机的功能升级变得易如反掌，达到了日新月异的程度。而数码相机芯片技术的进步，也使数码相机的功能越来越多，处理速度越来越快，体积做得越来越小。本文着重对全画幅相机进行简单的介绍。全画幅传感器全画幅是传统135胶卷的尺寸。传统的照相机胶卷尺寸为35mm，35mm为胶卷的宽度（包括齿孔部分），35mm胶卷的感光面积为36x24mm。换算到数码相机，对角长度越接近43.2mm的，CCD/CMOS尺寸越大。全画幅在相机中的应用首先，全画幅传感器首先是被广泛应用在高端数码单反相机上，通常情况下，这些机型的单机价格都在2万元以上，整体画质和性能都十分强悍。比如著名的经典机型佳能EOS5D2，便是民用范围内最普及的全画幅数码单反，至今仍为用户所喜爱。在最近一两年，全画幅数码相机也开始呈现出更多的产品形态，比如索尼去年发布的RX1和今年的R1XR。RX1和R1XR是采用了全画幅CMOS传感器的卡片相机，拥有小巧的机身，并配备了高素质的卡尔·蔡司定焦镜头，让用户可以通过卡片相机类的简单操作、轻松获得全画幅单反般的高画质图像。虽然价格不低，但是索尼RX1和R1XR无疑将“全画幅”这种看似高深的技术消费化，让轻度用户也能够享受高画质的拍摄体验。全画幅微单索尼A7/A7R3、COMS芯片CMOS（本意是指互补金属氧化物半导体——一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料）是微机主板上的一块可读写的RAM芯片，用来保存当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定。CMOS可由主板的电池供电，即使系统掉电，信息也不会丢失。CMOSRAM本身只是一块存储器，只有数据保存功能，而对CMOS中各项参数的设定要通过专门的程序。最新CMOS传感器获得广泛应用的一个前提是其所拥有的较高灵敏度、较短曝光时间和日渐缩小的像素尺寸。像素灵敏度的一个衡量尺度是填充因子（感光面积与整个像素面积之比）与量子效率（由轰击屏幕的光子所生成的电子的数量）的乘积。CCD传感器因其技术的固有特性而拥有一个很大的填充因子。而在CMOS图像传感器中，为了实现堪与CCD转换器相媲美的噪声指标和灵敏度水平，人们给CMOS图像传感器装配上了有源像素传感器（APS），并且导致填充因子降低，原因是像素表面相当大的一部分面积被放大器晶体管所占用，留给光电二极管的可用空间较小。所以，当今CMOS传感器的一个重要的开发目标就是扩大填充因子。赛普拉斯（FillFactory）通过其获得专利授权的一项技术，可以大幅度地提高填充因子，这种技术可以把一颗标准CMOS硅芯片最大的一部分面积变为一块感光区域。三、未来相机的发展趋势集拍照与打印一体的Instagram相机使用智能手机拍照、并即时发布到社交网络上，已经是很多用户的常态，手机镜头画质的提升和内置数据蜂窝网络的方便特性，让功能单一画质一般的卡片相机逐渐失去了市场。不过，众多相机厂商也在纷纷发力改变这一现象，比如去年三星推出了内置Android系统和3G网络的GalaxyCamera、佳能今年推出的迷你相机PowerShotN，都吸引了用户的眼球。那么，将随手拍摄与数码相机结合的终极概念会是什么呢？答案就是Instagram相机。相传，Socialmatic公司将于宝丽来合作推出一款数码相机，内置了图片分享软件Instagram的诸多个性滤镜效果，可以通过机身内置的WIFI连接手机热点随时上网分享照片。更酷的是，它还拥有类似“拍立得”的功能，可以直接将照片打印出来。配置方面，Instagram相机将配备双摄像头，主镜头为1400万像素，副镜头为200万像素，基本上属于目前卡片相机中主流的的配置。另外，还将采用4.3英寸触摸屏幕，运行Android系统，支持应用扩展，并内置4GB存储空间，支持SD卡扩展。网络连接方面，支持GPS/WIFI/蓝牙，可以通过蓝牙扩展功能，当然也能够定位以及使用手机的WIFI热点功能随时上网。Instagram相机将于2014年第一季度上市，售价为299美元（约合人民币1832元）。可以看到，Instagram相机的拍摄配置算不上强悍，在2014年上市时，基本上拍照效果会与当时的智能手机旗舰差不多，那么它是否能够吸引用户购买呢？相对来说，至少与现阶段的迷你类分享型相机相比，Instagram相机拥有最为全面的功能，不仅内置了Android智能系统和全面的连接功能，其小巧的体积也是优势之一。至于机身打印功能，也是一个相当加分的项目，可谓是“线下分享”功能。所以，目前市场中同类相机的表现不够好，并非是用户不接受，而是功能限制带来的使用体验不足，相信Instagram相机会拥有更好的市场表现，也开辟出了一条全新的数码相机发展理念。全画幅相机的广阔前景在索尼推出全画幅卡片相机RX1系列机型之后，关于全画幅微单无反相机的消息就开始流传起来。最新的传闻则是，索尼将于9月24日发布全画幅NEX微单，内置五轴防抖系统，单机售价则高达3000美元（约合人民币18382元）。同时该消息还指出，索尼已经秘密研发全画幅微单两年之久，期间与蔡司和奥林巴斯保持者紧密的合作关系。但不论这个传闻是否属实，全画幅NEX产品初期都将面临镜头群不足的状况，此前还有消息称索尼在研发一种A/E混合卡口的技术，让全画幅微单可以直接使用A卡口的全幅镜头。无论如何，全画幅普及也将是未来数码相机领域的一个趋势，毕竟这是专业级相机产品提升画质的一个最有效形式。当然，全画幅传感器对于无反相机来说，意味着初期的镜头短缺、价格高昂，或许仍然只能是少数人的昂贵玩具。iOS相机的预测当苹果宣布与汽车厂商合作，将iOS系统内置到汽车中，不禁让人联想，有一天会不会出现搭载iOS的智能相机出现呢？事实上，谷歌Android系统已经被应用到智能相机中，三星继推出试水的Android卡片相机GalaxyCamera之后，又在今年发布了Android微单GalaxyNX，在智能相机领域又进一步。智能相机的优势在于集合了智能手机方便的分享机制和扩展功能，使得传统的数码相机更具可玩性。而iOS实际上是一个非常适合应用在相机上的智能平台，其拍摄性能一直十分出色，并且拥有大量的第三方应用，会为传统数码相机带来更高的可玩性。当然，苹果对于iOS平台一直是持限制和保护的态度，就算是自家的新产品，推出速度都十分缓慢，力求硬件与软件完美搭配的效果。但是由于新CEO提姆·库克的经营理念与完美主义者乔布斯不尽相同，或许我们会在不久的将来使用上更酷的iOS相机。各种异型相机说到未来，就不得不提到一些概念的相机产品。或许在目前它们都无法成为主流，但是从设计理念或是技术上来说，都具备着某些闪光点，或许也会成为未来数码相机的一种趋势。比如，Lytro光场相机的“先拍摄后对焦”技术，就是一项十分实用且充满乐趣的功能。相机小型化也是一直以来的趋势，但是体积仅为硬币大小、拥有500万像素，并且存储卡槽和电池，并支持720P视频拍摄，简直可以说是007的装备。另外，还有类似双镜头可分体式相机等概念产品，可以实现无线同时拍摄的功能，让用户以不同的视角记录生活的点点滴滴。结论可以肯定的是，未来数码相机一定是分为专业及消费两条路线平行发展，专业级单反或无反相机更加注重成像质量、对焦性能等，像素也会越来越高；而消费级产品则会像Instagram相机那样，注重互联网分享的乐趣，或者通过搭载智能系统，实现更多智能化的拍摄应用。总而言之，数码相机不会因为其他形式拍摄设备的流行而消亡，因为人类始终需要通过相机来记录生活，这是一种本能。参考文献【1】关少颖,高克宁,王光兴.

CDMA移动通信系统软切换双队列模式的研究[J].小型微型计算机系统,2006,

27(2)【2】光机电一体化丛书—光机电一体化技术产品实例，作者:林宋