Затвор в фотоаппарате – Фотографический затвор — Википедия

Затвор фотоаппарата

Затвор фотоаппарата - это невидимый, но особо важный элемент фотографической системы. Затвор фотоаппарата фотографу не виден, но всегда слышен.

Что такое затвор фотоаппарата? Для чего нужен затвор фотоаппарата?

Затвор фотоаппарата играет одну из важнейших ролей в захвате изображения на пленку или цифровую матрицу. Главная задача затвора — это регулирования продолжительности прохождения светового потока через оптическую систему камеры на светочувствительный элемент фотоаппарата.

Если вам знакомо слово «выдержка» (время захвата изображение фотокамерой), то затвор фотоаппарата — это главное устройство, которое позволяет контролировать это время.

Что происходит в момент съемки с затвором?

Затвор фотоаппарата — это механическое устройство. Затвор представляет собой в большинстве случаев шторки (вертикальные или горизонтальные). Нужно понимать, что существует минимальное время, за которое эти шторки успеют открыться и закрыться, позволив свету пройти на пленку или матрицу, проэкспонировав кадр.

Так выглядит механизм затвора фотокамеры:

Так выглядит затвор на плёночной камере при открытии крышки сзади:

Так как же работает затвор фотоаппарата в том случае, если выдержки становятся сверхкороткими (1/5000 или 1/7000). В этом случае в цифровых фотоаппаратах предусмотрен цифровой затвор, регулируемый электроникой и матрицей. Физический затвор фотоаппарата при сверхкоротких выдержках успевает открыться и закрыться на своей максимальной скорости, в момент чего, на матрицу поступает цифровой сигнал для начала захвата изображения и через мгновение сигнал о прекращении реагирования на световой поток.

Вы спросите: зачем тогда вообще нужны шторки в фотоаппарате (затвор фотоаппарата). Так вот в современных цифровых фотоаппаратах в большинстве случаев затвор играет роль защиты матрицы от попадания на нее пыли и грязи, что может навсегда вывести ее из строя. А матрица фотоаппарата — это самый дорогостоящий элемент цифровой фотокамеры.

Так выглядит матрица цифровой камеры, когда поднято зеркало и открыта шторка затвора:

Матрица или пленка не видна, так как полностью закрыта зеркалом, которое позволяет видеть в видоискателе точную картинку из объектива:

nikon3100.ru

Как работают диафрагма и затвор фотоаппарата

И обычная пленочная камера, и современный цифровой фотоаппарат имеют оптическую систему линз, диафрагму и затвор. Можно сказать, что с точки зрения основной схемы работы фотографического устройства мало что изменилось с появлением цифровой фототехники: в объективе собираются световые лучи и далее направляются через отверстие (диафрагму) на светочувствительный элемент (сенсор). В этой схеме затвор и диафрагма являются невидимыми для глаз фотографа элементами, которые, тем не менее, оказывают огромное влияние на результат съемки. Почему в современной цифровой фототехнике эти элементы, хорошо известные еще по пленочным аппаратам, были сохранены? Для чего они нужны? Как работают диафрагма и затвор в цифровом фотоаппарате?

Предназначение затвора и диафрагмы

Затвор – это один из основных механизмов цифрового фотоаппарата, который отвечает за пропускание световых лучей к светочувствительному элементу (матрице) в течение заданного промежутка времени при нажатии фотографом на кнопку затвора. Основное предназначение затвора состоит в том, чтобы регулировать продолжительность прохождения светового потока через оптическую систему камеры.

Время, на которое открывается затвор фотоаппарата, называется выдержкой или временем экспозиции. Если выдержка составляет меньше секунды, то она указывается как знаменатель дроби, обозначая долю секунды. Например, 1/125 секунды или 1/30 секунды. Затворы, устанавливаемые в цифровых камерах, способны закрываться и открываться с большой скоростью, регулируя, тем самым, время засветки матрицы, то есть выдержку, с высокой точностью.

Чем больше выдержка, тем больше света попадет на светочувствительный элемент камеры. С точки зрения фотографа, затвор камеры должен обладать высокой точностью срабатывания, надежностью в работе в различных условиях съемки и широким диапазоном выдержек. В современных цифровых камерах затвор используется не только для управления выдержкой, но и для защиты матрицы от засветки во время считывания изображения или до начала экспозиции.

Диафрагма представляет собой круглое изменяемое отверстие, которое находится внутри объектива камеры. Фотограф может варьировать диаметр отверстия, тем самым, регулируя поток света, поступающего на матрицу цифрового аппарата. Величина данного отверстия определяется диафрагменным числом: чем больше отверстие диафрагмы (маленькое диафрагменное число), тем больше света падает на матрицу и наоборот.

В цифровых фотоаппаратах диафрагменное число можно изменяться в достаточно широких пределах, например для объектива Tamron AF 18-270mm f/3.5-6.3 Di II VC, с f/3.5 до f/6.3. Кроме того, диафрагма оказывает свое влияние и на глубину резкости изображаемого пространства, позволяя фотографу управлять творческим процессом. Как уже понятно, выдержка с диафрагмой являются взаимозависимыми параметрами. Вместе они составляют так называемую экспопару: при уменьшении одного из этих параметров увеличивается другой.

Фотографический затвор: принцип работы и виды

В тот момент, когда осуществляется фотографирование, затвор фотоаппарата открывается. Световые лучи проходят сквозь объектив, попадают на диафрагму, за счет которой регулируется количество света, и, в конечном счете, доходят до светочувствительного элемента. После того, как прямо на матрицу цифровой фотокамеры попадает свет, начинается экспонирование кадра. Дальше затвор закрывается. Через мгновенье камера уже будет готова снимать следующий кадр. Открываясь и закрываясь, затвор так же, как и диафрагма, обеспечивает изменение количества упавшего на матрицу света.

Естественно, что каким бы ни был совершенным фотографический затвор, он требует хоть и непродолжительного, но все же некоторого периода времени для того, чтобы открыться. Также требуется определенное время и на его закрытие. В этой связи можно выделить три этапа или фазы в работе фотографического затвора.

Первая фаза связана с открыванием действующего отверстия объектива. Следующая – это уже фаза полного открытия действующего отверстия. И, наконец, последняя фаза – это фаза закрывания, то есть определенный промежуток времени от начала уменьшения действующего отверстия до его полного закрытия. Отсюда можно понять, что в течение всего этого цикла работы затвора действующее отверстие объектива остается полностью открытым только некоторую часть времени.

В этой связи одной из самых важных характеристик затвора является

оптический коэффициент полезного действия (КПД), который определяет отношение количества света, прошедшего за время работы затвора, к тому количеству света, которое могло бы пройти через «идеальный» затвор за тот же промежуток времени. Чем больше значение коэффициента полезного действия приближается к единице (то есть к 100%), тем совершеннее работает затвор. Другими словами, чем меньше времени в течение заданной выдержки уйдет на открывание и закрывание затвора, тем более продолжительное время отверстие объектива будет полностью открыто, а значит, большее количество света пройдет через объектив. В этой связи можно говорить о том, что хороший фотографический затвор способен полнее раскрыть светосилу объектива.

Все затворы цифровых камер имеют специальные регуляторы, посредством которых можно устанавливать требуемую для данной фотосъемки выдержку. Впрочем, подходящая выдержка может определяться камерой и автоматически. Во многих аппаратах предусмотрен специальный режим полностью ручного управления временем открытия затвора (Bulb), посредством которого затвор может не только открываться, но и закрываться строго по команде фотографа. Такой режим очень актуален при съемке на длительных выдержках, когда камера устанавливается на штативе.

По своей конструкции и принципу действия затворы в цифровых фотоаппаратах подразделяются на следующие виды:

— Электронный затвор

Если в пленочных фотоаппаратах устанавливался механический затвор, который открывал и закрывал шторки, ограничивая воздействие света на пленку, то в цифровых камерах его роль выполняет электронный затвор. Практически все цифровые фотоаппараты оснащены именно таким электронным эквивалентом затвора, который встроен прямо в сенсор камеры.

Он представляет собой своеобразный переключатель, включающий сенсор на прием светового потока в нужный момент и выключающий его по команде процессора. Электроника и процессор камеры полностью управляют работой такого затвора. Особенность электронного затвора состоит в том, что свет на матрицу попадает постоянно, что позволяет, в частности, передавать изображение с матрицы на ЖК-дисплей фотокамеры. При срабатывании электронного затвора изображение с матрицы камеры считывается в течении определенного промежутка времени. Этот промежуток между обнулением матрицы и моментом считывания электронной информации с нее и составляет в данном случае время выдержки.

Преимуществом использования электронных затворов в современной цифровой фототехнике является то, что с их помощью удается достичь очень коротких выдержек. Такой затвор, в частности, способен отработать выдержку вплоть до 1/8000 или 1/15000 с. Кроме того, электронный затвор работает бесшумно и без вибраций.

Однако у него есть и свои недостатки. Это, прежде всего, низкое качество, связанное с различными искажениями изображения, причиной возникновения которых является последовательное чтение ячеек матрицы. Вследствие постоянной засветки электронный затвор характеризуется склонностью к ореолам, блюмингу и другим неприятным эффектам. Именно поэтому в продвинутых компактных камерах и профессиональных цифровых аппаратах помимо электронного затвора обязательно присутствует и традиционный механический. В дешевых же моделях цифровых камер используется только электронный затвор.

— Механический затвор

Несмотря на появление цифровой фототехники с электронными затворами, управляемымимощными процессорами, механический затвор не ушел в прошлое. Он по-прежнему используется в приличных цифровых камерах, только теперь он работает в паре с электронным. Синхронная работа этих двух затворов дает возможность обеспечить короткие выдержки и одновременно избежать появления ореола вокруг контрастных изображений. В профессиональных зеркальных аппаратах и продвинутых компактах электронный затвор используется только для сверхкоротких выдержек, в основном же работает механический.

Помимо того, что механический затвор дозирует свет, попадающий на светочувствительный элемент камеры, он еще и служит для дополнительной защиты матрицы от попадания на нее пыли и грязи. Ведь матрица является самым дорогостоящим элементом цифрового фотоаппарата, особенно когда речь идет о профессиональной камере. У самого механического затвора есть определенный ресурс работы и со временем он выходит из строя.

По своей конструкции механические затворы традиционно подразделяются на два типа — центральные и шторные (шторно-щелевые) затворы. Центральный затвор, как правило, устанавливается между линзами объектива. В нем используются заслонки в виде тонких лепестков, которые открывают световое отверстие объектива от оптической оси к краям, а закрывают в обратном направлении. Благодаря этому обеспечивается равномерное распределение освещенности по всему полю кадра. Наибольшим коэффициентом полезного действия обладает тот центральный затвор, у которого светозащитные заслонки действуют с наибольшей скоростью.

Центральный затвор

У центрального затвора довольно много достоинств: отсутствие искажений изображения в результате работы, равномерное распределение освещенности и хорошая устойчивость к температурным колебаниям. Однако по сравнению со шторными затворами центральные обладают меньшим коэффициентом полезного действия и более низкой минимальной скоростью, то есть меньшей моментальной выдержкой.

Что касается шторного или шторно-щелевого затвора, то в нем применяется светонепроницаемая шторка, состоящая из двух частей, разделяемых поперечной щелью. В эту щель и проникает свет, идущий от объектива. При срабатывании затвора шторки перемещаются одна за другой: первая световая заслонка открывает кадровое окно, а другая, соответственно, закрывает его. Выдержка здесь зависит от ширины щели.

Основными достоинствами шторного затвора являются высокий коэффициент полезного действия (может достигать 95%) и способность отрабатывать короткие выдержки (до 1/1250 с в некоторых моделях). Но при съемке быстродвижущихся объектов использование шторно-щелевого затвора нередко приводит к смещению и искажению отдельных элементов изображения. Шторные затворы также характеризуются тем, что они больше подвержены температурным колебаниям.

— Электронно-оптический затвор

Вместе с электронным затвором в некоторых моделях цифровых камер используется не механический, а электронно-оптический затвор. Это жидкий кристалл, который располагается между двумя параллельными поляризованными пластинами. Через него световой поток проходит на электронно-оптический преобразователь камеры. Когда на тонкое электропроводное напыление внутренней поверхности пластин подается напряжение, то возникает электрическое поле, которое изменяет на 90 градусов плоскость поляризации жидкого кристалла. В результате, обеспечивается максимальная непрозрачность кристалла и, как следствие, жидкокристаллический затвор закрывается. При отсутствии же напряжения свет через жидкий кристалл попадает на матрицу. Поскольку здесь отсутствуют какие-либо механические элементы, то электронно-оптический затвор отличается довольно высокой надежностью и простотой.

Диафрагма цифрового фотоаппарата

Диафрагма в своем классическом виде устроена как светонепроницаемая заслонка, образованная сдвигающимися к центру объектива тонкими металлическими лепестками. Это так называемая ирисовая диафрагма. Тонкие лепестки, размещающиеся по кругу вдоль обода объектива, поворачиваются и, тем самым, увеличивают или уменьшают отверстие, через которое поступает свет. Чем больше открыты лепестки диафрагмы, тем больше света проходит на светочувствительный элемент. Управление диафрагмой в цифровых фотоаппаратах может осуществляться в ручном или автоматическом режимах.

Шестилепестковая диафрагма

Ручное управление диафрагмой реализовано обычно в виде кольца на внешней поверхности оправы объектива, на котором отмечена шкала диафрагменных чисел. При вращении кольца диафрагмы лепестки сдвигаются. При этом каждый переход от одного значения диафрагменного числа к соседнему значению обеспечивает изменение количества проходящего через объектив света ровно вдвое. Очень удобным является режим приоритета диафрагмы, когда можно самостоятельно установить диафрагму, а все остальные параметры съемки фотоаппарат выставит автоматически. Управление же диафрагмой в автоматическом режиме осуществляется посредством электроники фотокамерыисходя из анализаконкретных условий фотосъемки.

Изменение диафрагмы оказывает влияние сразу на два ключевых свойства изображения – светосилу и глубину резкости. Под светосилой понимают то максимальное количество света, которое способен пропускать данный объектив. В условиях дневного света регулировать и контролировать диафрагму цифрового фотоаппарата не представляет особого труда. Но в условиях недостаточной освещенности, например, при съемке в темном помещении, фотографу приходится снимать с большим отверстием диафрагмы, чтобы фотография не получилась темной. Здесь требуется гибкое управление диафрагмой для компенсации недостатка света.

Размером диафрагмы определяется и та зона, которая на фотографии будет выглядеть резкой. Другими словами, от диафрагмы зависит, каким будет фон на снимке — размытым или резким. Например, маленькая диафрагма используется для того, чтобы размыть фон и перспективу. Глубина резкости распространяется от центра к краю изображения, соответственно, чем ближе к краю снимка, тем более размытым будет объект. Наоборот, большая диафрагма применяется в тех случаях, когда на фотографии все должно выглядеть резко. В целом, управление диафрагмой предоставляет фотографу полную свободу действий и широкое поле для творческих экспериментов.

Говоря о затворе и диафрагме цифрового фотоаппарата, нужно отметить, что в некоторых современных камерах диафрагма может быть объединена с центральным лепестковым затвором. В этом случае механизм диафрагмы срабатывает точно в момент срабатывания затвора, а лепестки затвора в это же самое время расходятся на расстояние, которое соответствует установленному значению диафрагмы. Но такие комбинированные затворы-диафрагмы с регулированием величины и длительности открытия светового отверстия устанавливаются, главным образом, в камеры начального уровня. Хотя они и обеспечивают большую компактность фототехники.

Проблема в том, что в силу своей конструкции объединенный механизм затвор-диафрагма способен отработать только экспозиционные пары вроде длительная выдержка — минимальное относительное отверстие или короткая выдержка — максимальное относительное отверстие. Такая линейность экспопараметров оборачивается тем, что, например, в условиях недостаточной освещенности камера будет использовать длительные выдержки с открытой диафрагмой, что, естественно, негативно скажется на качестве фотоизображения. К тому же, затворы-диафрагмы не способны предоставить широкий диапазон выдержек и значений диафрагмы.

Затвор и диафрагма остаются основными механизмами фотографического аппарата и в эпоху цифровых технологий. Наряду с характеристиками объектива, затвор и диафрагма во многом предопределяют качество фотоизображения. Возможность ручной настройки диафрагмы и выдержки обеспечивает фотографу пространство для творческих экспериментов и тонкой подстройки своей цифровой камеры под конкретные условия съемки.

Источник: Фотокомок.ру – тесты и обзоры фотоаппаратов (при цитировании или копировании активная ссылка обязательна)

www.fotokomok.ru

ЗАТВОР ФОТОАППАРАТА - PhotoDzen.com

23 Февраля 2015

Затвор – устройство, которое регулирует продолжительность прохождения света в фотоаппарат. Пока затвор открыт – на светочувствительный элемент (будь то пленка или матрица) попадает отраженный от предмета съемки свет и формируется изображение. То время, которое затвор остается открытым, называется выдержкой – с ее помощью можно добиваться различных эффектов при фотографировании.

Самые первые фотоаппараты вообще обходились без затвора: из-за низкой чувствительности к свету материалов, выдержка длилась часы (позднее сократилась до минут). Потому допуск света внутрь камеры перекрывался крышкой объектива, когда фотограф считал, что выдержка достаточна.

Затем, когда появились более чувствительные фотоматериалы, понадобилось делать короткие выдержки – в доли секунды, и без специального точного механизма уже нельзя было обойтись. Так появились затворы.

Существует целая классификация затворов (по тому, где они размещены в камере, какие особенности конструкции и т.д.). Однако мы остановимся на том, что затворы бывают механические и электронные.

ВИДЫ ЗАТВОРОВ, КОТОРЫЕ ЧАЩЕ ВСЕГО ВСТРЕЧАЮТСЯ В СОВРЕМЕННЫХ КАМЕРАХ

Механический затвор состоит из световых заслонок, которыми прикрывается светочувствительный элемент (пленка или матрица), и привода, который эти заслонки двигает. Механические затворы устанавливались в пленочные камеры, но и поныне они занимают свое место в цифровых фотоаппаратах. Существует два основных типа механических затворов, которые по конструктивному принципу действия делятся на центральные и шторные.

Шторные затворы устанавливается в фотоаппараты, предназначенные для работы со сменной оптикой, так как располагаются непосредственно перед светочувствительным элементом. Роль световых заслонок в нем выполняют шторки из специальной ткани или тонких металлических пластин. Дозирование света производится с помощью щели между двумя шторками, перемещающимися относительно фотопленки. При нажатии на спусковую кнопку первая шторка открывает кадровое окно, позволяя свету, прошедшему через объектив, попасть на пленку. Через промежуток времени, называемый выдержкой, вторая шторка закрывает кадровое окно. Фактически, выдержка, это время между открытием первой шторки и закрытием второй, а длина коротких выдержек регулируется шириной (щелью) между первой и второй шторкой.

Основное достоинство шторных затворов -  это возможность  применения сверхкоротких выдержек до 1/8000 с. К недостаткам относится неравномерность фиксации поля кадра. Изображение воспроизводится на матрице последовательно от одного края окна до другого (по вертикали или горизонтали), что может стать причиной нарушения формы движущихся объектов. Еще одна проблема - невозможность добиться короткой синхронизации со вспышкой, опять же, из-за неравномерной фиксации поля кадра.

 

Срабарывание шторного затвора - длинная, средняя и короткая выдержки (слева направо)

Центральный затвор, как правило, устанавливается между линзами объектива. В нем используются заслонки в виде тонких лепестков, которые открывают световое отверстие объектива от оптической оси к краям, а закрывают в обратном направлении. 

У центрального затвора довольно много достоинств: отсутствие искажений объектов изображения в результате работы, равномерное распределение освещенности, возможность короткой синхронизации со вспышкой и хорошая устойчивость к температурным колебаниям. Но, к сожалению, от центральных затворов сложно добиться коротких выдержек.

Центральный затвор

Электронный затвор – это самый новый вид затвора, и собственно слово «затвор» в данном случае немного условно. Никакого механизма нет: матрица цифрового фотоаппарата «включается», обрабатывает свет заданное время выдержки и «отключается».

Можно предположить, что в современных фотоаппаратах достаточно оставить только электронный затвор: он бесшумен, нет механизмов, которые подвержены износу. Однако он имеет свои недостатки (в определенных условиях искажает изображение), поэтому производители по-прежнему отдают предпочтение механическим затворам. Или устанавливают оба вида – при желании фотограф может выбрать, какой из них ему больше нравится. Например, когда нежелательно привлекать внимание к съемке, отсутствие щелчков при работе делает электронный затвор ценным помощником.

photodzen.com

Фокальный затвор — Википедия

Фокальный затвор — разновидность фотозатвора, заслонки которого расположены вблизи фокальной плоскости объектива, то есть непосредственно перед кадровым окном, где расположен фотоматериал или фотоматрица[1]. Все фокальные затворы являются шторно-щелевыми, а их заслонки называются шторками. Поэтому в советской и российской литературе распространено другое название: шторный затвор[2][3], что не совсем корректно, поскольку шторки могут использоваться и в некоторых типах апертурного затвора.

Наиболее распространённый в современной фототехнике фокальный затвор типа «Copal Square»

В ранних фотопроцессах, таких как дагеротипия и калотипия, выдержки составляли несколько минут, и могли отмеряться вручную или с помощью секундомера. Поэтому первые в истории фотоаппараты не оснащались затвором, вместо которого использовалась простейшая заслонка или крышка объектива, а иногда просто шляпа фотографа[4]. С ростом светочувствительности время экспозиции становилось короче, а после появления сухих броможелатиновых фотопластинок стала доступна «моментальная» съёмка, при которой выдержки составляют доли секунды[5]. Тогда же созданы фотозатворы, способные автоматически отмерять такие отрезки времени.

Первые образцы затворов, упоминания о которых большинство историков относят к 1853 году, были фронтальными, то есть надевались на объектив спереди в виде приставки к фотоаппарату[6]. Их рабочим элементом была откидная створка или падающая по направляющим прямоугольная заслонка с вырезанной в ней щелью[7]. При срабатывании последнего типа затворов, получивших название гильотинных, заслонка падала под действием силы тяжести, и щель перемещалась перед объективом, на короткое время открывая доступ свету[8]. Величина получаемой таким способом выдержки зависела как от ширины щели, так и от скорости падения заслонки, и могла достигать 1/500 секунды. Гильотинные фронтальные затворы использовались Эдвардом Мейбриджем во время хронофотографической съёмки скачущей лошади.

К середине 1880-х годов гильотинные затворы уступили место пружинным. Вместо жёсткой заслонки с щелью начали использовать две шторки из прорезиненного шёлка, намотанные на два вращающихся барабана с параллельными друг другу осями. При срабатывании такого затвора шторки под действием пружины перематывались с одного барабана на другой, а щель между ними пробегала перед объективом. Конструкция была запатентована английской компанией «Торнтон-Пикар» (англ. Thornton-Pickard) в 1886 году и выпускалась три десятилетия, став одной из самых известных марок[2][9][10][7]. Дальнейший рост светочувствительности дал возможность ещё больше укоротить выдержки, но фронтальные затворы достигли своего предела быстродействия. Как и у всех апертурных затворов, у фронтальных кратчайшая выдержка зависит от времени полного прохождения щели. Для фокальных эта величина определяется периодом прохода щели мимо конкретной точки фотоэмульсии. Поэтому дальнейшее совершенствование моментальной съёмки связано с переносом шторок как можно ближе к фотопластинке.

Первые фокальные затворы[править | править код]

Первым падающий гильотинный затвор разместил вблизи фокальной плоскости Вильям Ингланд (англ. William England) в 1861 году[4]. Заслонка с регулируемой щелью была встроена в шибер кассеты, но оказалась слишком неудобной[7]. Практическое применение нашёл механизм, уже использовавшийся во фронтальных затворах «Торнтон-Пикар» с гибкими шторками, намотанными на подпружиненные барабаны. Отличие состояло в расположении шторок и их размерах из-за необходимости перекрытия большого кадрового окна вместо сравнительно узкого входного зрачка объектива[11]. Известны два изобретателя фокального затвора, который был назван «моментальным затвором при пластинке»: за рубежом автором считается австрийский инженер Оттомар Аншютц, а в российских источниках упоминается имя Сигизмунда Юрковского[11]. Кроме них к изобретению причастны Е. Фармер и Ф. Штольц[12].

Витебский фотограф Юрковский построил свой первый моментальный затвор фронтального типа в начале 1880-х годов[13]. В 1882 году он демонстрировал его на Московском съезде фотографов, а описание опубликовал в №4 журнала «Фотограф» за 1883 год[14][15]. Наладить собственное производство автору не удалось, и конструкция в дальнейшем использовалась французской компанией «Герри» (фр. Gerri), продаваясь под этой маркой в том числе и в России. Через год Юрковский разработал теорию «затвора при пластинке», и создал действующий образец фокального затвора, подробные описания которого не сохранились[16]. Широкое распространение затворов такого типа началось после 1888 года, когда Аншютцем было предложено использовать щель переменной ширины[17].

До этого выдержку регулировали натяжением пружины, что при «разгоне» шторок для кратчайших экспозиций приводило к недопустимым вибрациям. В первых затворах Аншютца, выпущенных немецкой фирмой Goerz, ширина щели между шторками регулировалась петлёй соединяющего их шнура, свободный конец которого мог перемещаться вдоль кромки одной из шторок, где и наносилась шкала выдержек[7]. Однако для каждой такой регулировки требовалось открывать светонепроницаемый корпус фотоаппарата. Вскоре появились более совершенные конструкции, позволяющие регулировать ширину щели снаружи камеры. Распространение и совершенствование фокальных шторных затворов привело к появлению нового класса фотоаппаратов, получивших название пресс-камера[18].

Затворы с раздельным приводом шторок[править | править код]

Одним из недостатков большинства первых фокальных затворов была необходимость закрывать объектив во время его взвода, поскольку в этот момент щель между шторками не перекрывалась[4]. Проблема была устранена в затворе малоформатных фотоаппаратов «Leica», массовый выпуск которых налажен в 1925 году[19]. Впервые конструкция использованного в них затвора предложена для крупноформатных камер ещё в 1893 году, а реализована 16 лет спустя в английских зеркальных фотоаппаратах «Minex»[7]. Затвор нового типа состоял из двух независимых друг от друга шторок с индивидуальными пружинами. Щель между ними образовывалась за счёт разницы времени начала движения, а при взводе затвора шторки смыкались, надёжно предохраняя фотоплёнку от засветки. Удачная кинематика затвора упрощала его сопряжение с механизмом протяжки плёнки, делая всю конструкцию фотоаппарата компактной.

Наличие патентов на затвор типа «Leica» препятствовало его копирование другими производителями фототехники. Поэтому фирма Zeiss Ikon при разработке своего варианта малоформатной камеры сконструировала принципиально другой тип фокального затвора. В отличие от «леечного», в котором шёлковые шторки двигались горизонтально, в затворе фотоаппарата «Contax» шторки были собраны из шарнирно соединённых узких металлических звеньев, и перемещались вертикально, вдоль короткой стороны кадра[20]. Выдержка регулировалась как шириной щели, так и скоростью шторок, как в затворах старых типов. Но при взводе шторки так же, как и у «Лейки», смыкались, предотвращая засветку.

Способ образования щели между шторками и их вертикальное движение позволили в затворах «Contax» достичь выдержки в 1/1250 секунды, недоступной другим фотоаппаратам такого класса[21]. Однако затвор оказался настолько сложным и дорогим в производстве, что после прекращения выпуска фотоаппаратов этой марки, использовался только в советских копиях «Контакса» под названием «Киев». Более простой затвор «Leica», напротив, стал практически стандартом в мировом фотоаппаратостроении, когда после поражения Германии во Второй мировой войне все её патенты были аннулированы[22]. В 1959 году японская компания Nippon Kogaku вместо прорезиненного шёлка использовала для изготовления шторок такого затвора титановую фольгу, резко увеличив его надёжность и морозоустойчивость[23].

Ламельные затворы[править | править код]

Ограничения, накладываемые конструкцией фокального затвора, особенно остро проявились с распространением электронных фотовспышек в середине 1950-х годов. Кратчайшая выдержка синхронизации, при которой возможна съёмка с такими вспышками, для большинства затворов типа «Leica» ограничена скоростью движения шторок, и редко превосходит величину в 1/60 секунды[* 1]. Дальнейший «разгон» приводит к снижению надёжности затвора из-за больших ускорений при старте и торможении шторок.

В 1953 году компания Konishiroku (Konica) начала разработку принципиально нового затвора с полностью металлическими жёсткими шторками. Четыре года спустя аналогичные разработки начала Mamiya[25]. Обе компании не смогли самостоятельно создать конкурентоспособную технологию сборки затвора, и в конце концов были вынуждены обратиться за помощью к фирме Copal. Известная высоким качеством своей точной механики, Copal наладила серийный выпуск затворного узла под названием «Hi-Synchro»[26]. В 1960 году он начал устанавливаться в фотоаппарат «Konica F»[27]. Через некоторое время к консорциуму трёх компаний-разработчиков присоединился Asahi optical, и в 1961 году был выпущен первый затвор «Copal Square», положивший начало совершенно новому типу фокального затвора[20][28]. В иностранных источниках его часто называют «квадратным» (англ. Square-type) из-за характерной формы корпуса. В СССР такой затвор впервые использован в 1975 году в фотоаппарате «Киев-17»[29].

Новый затвор имел полностью металлическую конструкцию, а жёсткие шторки перемещались на шарнирно-рычажном приводе сверху вниз вдоль короткой стороны кадрового окна[30]. В малоформатных фотоаппаратах затвор с таким ходом позволяет при той же линейной скорости движения шторок получить в 1,5 раза более короткую выдержку синхронизации, поскольку полное открытие кадрового окна происходит при ширине экспонирующей щели 24, а не 36 миллиметров[31]. Кроме того, масса и размеры подвижных частей значительно меньше, чем у классических затворов с гибкими шторками, обеспечивая большие скорости движения щели при невысоких нагрузках на механизм. Самые первые ламельные затворы сразу превосходили предыдущие конструкции, работая с электронной вспышкой уже при 1/125 секунды, и легко обеспечивая кратчайшую выдержку в 1/1000. В современных затворах этого типа синхронизации на 1/500 секунды, а выдержка может сокращаться до 1/16000 («Canon EOS-1D», «Nikon D1»)[32].

Кроме высокой скорости, достоинством ламельных затворов считается долговечность из-за отсутствия гибких шторок, теряющих со временем эластичность. Кроме того, металлические шторки не прогорают при попадании на них изображения солнца. В отличие от других типов фокального затвора ламельные изготавливаются в виде неразборного модуля, полностью готового к установке в фотоаппарат[33]. Такое устройство облегчает производство и особенно ремонт, позволяя доверять сборку затвора высокоспециализированным компаниям, а в случае поломки менять прецизионный модуль целиком[2][* 2]. Вместе с тем, многие производители фототехники долго отказывались от использования новой конструкции, прежде всего по соображениям шумности и надёжности. Кроме того, ламельные затворы хуже, чем классические, вследствие неизбежных зазоров между ламелями.

По этим причинам первый профессиональный «Nikon F4» с таким затвором был выпущен только в 1988 году с изменённым порядком взвода шторок. Благодаря раздельному взводу, в спущенном состоянии кадровое окно перекрывалось одновременно двумя шторками (англ. Double Bladed Shutter), исключая засветку в режиме предварительного подъёма зеркала[35]. По такому же принципу работал ламельный затвор фотоаппарата «Canon EOS-1N RS» с неподвижным полупрозрачным зеркалом[36]. В современных цифровых зеркальных, а также беззеркальных фотоаппаратах используются только ламельные затворы из-за их эффективности и технологичности[26].

Главное достоинство фокальных затворов, предопределившее их широкое распространение, заключается в возможности отработки коротких выдержек, недоступных апертурным затворам. Если для последних предельной считается выдержка в 1/500 секунды, то даже простейшие фокальные способны отсекать 1/1000, а самые совершенные вплоть до 1/16000[20]. Кроме того, конструкция никак не ограничивает световой диаметр объектива, позволяя использовать оптику любой светосилы[* 3]. Ещё одним преимуществом можно считать удобство использования сменных объективов. Центральный затвор обычно встраивается в их оправу, и в этом случае каждый сменный объектив должен оснащаться своим затвором, удорожающим оптику[38]. Из всех существующих типов затворов фокальные обладают самым высоким КПД, доходящим до 95%[39][40].

Неравномерное экспонирование кадра: правая часть изображения недодержана из-за неточной регулировки затвора На снимке хорошо виден эффект при съёмке гоночного автомобиля фокальным затвором со сравнительно медленным вертикальным ходом экспонирующей щели. Из-за её движения снизу вверх (по изображению) нижняя часть кадра экспонирована раньше, чем верхняя, что отразилось на форме движущегося объекта

Вместе с тем, у фокальных затворов есть ряд существенных недостатков. Одним из главных считается трудность достижения равномерного экспонирования всего кадра. Шторки во время своего движения под действием пружин разгоняются. Их скорость может увеличиваться к концу хода в 1,5 раза, сокращая выдержку для соответствующей части кадра[41]. Такую же сложность представляет синхронизация движения шторок: разница их скоростей приводит к изменению ширины щели по мере её перемещения.

Ещё один принципиальный недостаток является следствием того, что разные части кадра экспонируются не одновременно[42]. На изображении неподвижных или движущихся с небольшой скоростью объектов это никак не отражается. Однако при скоростях, сопоставимых со скоростью движения экспонирующей щели, форма движущихся предметов и людей может искажаться. Особенно это заметно на коротких выдержках, когда изображение не смазывается. При совпадении направлений объект растягивается, а при встречном движении затвора и изображения, последнее сжимается[43]. Объекты, движущиеся перпендикулярно направлению шторок, отображаются наклонными[44]. Такой временной параллакс может быть сведён к минимуму увеличением скорости движения шторок[37].

Из-за особенностей конструкции фокальный затвор наиболее удобен при небольших размерах кадрового окна. С ростом размера кадра узел затвора и его шторки увеличиваются пропорционально формату. При этом для получения тех же характеристик требуется увеличение скоростей с сопутствующим ростом ускорений при разгоне и торможении механизма. Это неизбежно увеличивает нагрузки, шум и вибрации, и без того превосходящие эти же параметры центральных затворов. Наилучшие характеристики фокальные затворы обеспечивают с малоформатным и более мелким кадром, например APS-C и Микро 4:3. На среднеформатном кадре фокальные затворы редко дают выдержку синхронизации короче 1/30 секунды, а кратчайшая выдержка чаще всего ограничивается 1/1000. Современные крупноформатные фотоаппараты оснащаются преимущественно центральными затворами, габариты которых определяются размерами оправы объектива.

С распространением электронных фотовспышек проявился ещё один недостаток фокальных затворов, который заключается в невозможности съёмки с импульсным освещением на коротких выдержках. Если ширина экспонирующей щели меньше, чем соответствующий размер кадра, при срабатывании электронной вспышки освещённой оказывается только часть кадра, над которой в этот момент находится щель[45]. В 1960-х годах этот недостаток стал причиной всеобщего увлечения центральными затворами, обеспечивающими надёжную синхронизацию на любых выдержках[46]. Современные фокальные затворы значительно расширили диапазон выдержек, пригодных для съёмки со вспышкой, но наиболее короткие из них так и остались недоступными для использования импульсного света[* 4];

Использование матерчатых шторок в фокальном затворе сопряжено ещё с двумя проблемами: риском их прожигания сфокусированным изображением солнца и потерей эластичности на морозе или от старости[47]. Однако обе проблемы устраняются использованием вместо прорезиненного шёлка титановой фольги, а современным ламельным затворам эти недостатки не свойственны.

Классический фокальный затвор состоит из двух эластичных непрозрачных шторок, изготовленных из прорезиненной шёлковой ткани («Leica M6», «Olympus OM-1», «Pentax K1000», «Зенит-Е») или гибкой титановой фольги («Nikon F3», «Canon F-1», «Pentax LX», «Minolta XK»)[48]. В некоторых типах камер используются гибкие металлические шторки из шарнирно соединённых узких полос («Contax», «Киев») или из гофрированной нержавеющей стали («Hasselblad 1600F», «Салют»).

Шторки разобранного фокального затвора типа «Leica». Слева первая шторка; справа — вторая шторка и подпружиненные барабаны

Шторки намотаны на вращающиеся цилиндрические барабаны, кинематически связанные с механизмами взвода и регулировки выдержек. Первая и вторая шторки затворов движутся независимо друг от друга под действием пружин, отрегулированных таким образом, что скорости шторок совпадают[30]. При взведённом состоянии затвора одна из его шторок полностью перекрывает кадровое окно, предотвращая доступ света от объектива.

Срабатывание затвора начинается с того, что освобождается замок этой шторки, которая под действием пружины начинает сматываться на свой барабан, и пропускает свет. Через некоторое время освобождается замок второй шторки, которая разматывается под действием своей пружины, закрывает кадровое окно и прекращает экспонирование[49]. При коротких выдержках вторая шторка начинает движение до того, как первая полностью откроет кадр. В этом случае между шторками образуется щель, движущаяся мимо кадрового окна[50].

В большинстве шторно-щелевых затворов шторки движутся перед кадровым окном с постоянной скоростью, а выдержка регулируется шириной щели между ними. В типичном затворе этого типа, установленном в малоформатном фотоаппарате «Nikon I», шторки в момент срабатывания движутся со скоростью 2 метра в секунду, проходя кадровое окно за 18 миллисекунд[48]. Ширина щели регулируется механизмом, задающим момент начала движения второй шторки после старта первой. Щель затвора «Nikon I» шириной 4 мм обеспечивает выдержку в 1/500 секунды. Перед началом съёмки следующего кадра затвор взводится снова, при этом шторки возвращаются в исходное положение без образования щели[51][52].

Фокальный затвор типа Contax с металлическими многозвенными шторками. Цифрами обозначены: 1 — верхняя (вторая) шторка; 2 — нижняя (первая) шторка; 3 — тесёмка; 4 — замок

Некоторые затворы, например «Contax», работают по другому принципу: ширина щели между шторками задаётся при взводе специальным механизмом. Однако, независимо от типа, во всех механических фокальных затворах длинные выдержки (обычно длиннее 1/30) отрабатываются дополнительным анкерным механизмом, замедляющим вторую шторку. В этом случае она начинает двигаться после полного открытия первой через временной интервал, заданный механизмом задержки. В некоторых типах фотоаппаратов с таким затвором (например, Leica III) короткие и длинные выдержки регулируются раздельными головками.

Распространение микроэлектроники коснулось и конструкции фокального затвора, регулировка выдержки которого стала электромеханической. В таких затворах момент начала движения второй шторки задаётся электромагнитом, освобождающим замок. К началу 1980-х годов фокальные затворы с электромеханическим управлением шириной щели стали доминировать в мировом фотоаппаратостроении, практически вытеснив более дорогие механические затворы. Такая конструкция без электропитания неработоспособна, но обеспечивает автоматическое управление экспозицией с бесступенчатой регулировкой выдержки[53].

Фокальный затвор может быть как с вертикальным, так и с горизонтальным ходом экспонирующей щели. Горизонтальный ход, как правило имеют затворы типа «Leica» с эластичными шторками, намотанными на барабаны. Вертикальное движение встречается в таких затворах редко, поскольку усложняет сопряжение с механизмом перемотки плёнки и плохо компонуется с зеркальным видоискателем[* 5]. Такой ход шторок типичен для ламельных затворов, получивших распространение в современной аппаратуре. Каждая шторка такого затвора состоит из нескольких (обычно 2—3) тонких металлических ламелей, движущихся на шарнирно-рычажном приводе параллельно фокальной плоскости. При открытии шторки ламели надвигаются друг на друга, складываясь в узкую стопку. Увеличение количества ламелей уменьшает габариты затвора, поскольку в этом случае сложенная шторка занимает меньшее пространство[30].

В СССР был разработан собственный вариант ламельного затвора, секторные металлические шторки которого располагались веером в фотоаппаратах «Киев-10» и «Киев-15»[30]. В советской литературе такой затвор выделялся в отдельный тип «веерного»[55].

Кроме описанных типов фокального затвора некоторое применение в фототехнике нашёл так называемый обтюраторный. Он получил своё название из-за сходства с обтюратором, широко применяющимся в кинотехнике, и выполняющим функцию затвора в киносъёмочных аппаратах. Обтюраторный затвор имеет такое же устройство, как и дисковый однолопастный обтюратор: вращающийся вблизи фокальной плоскости металлический диск с секторным вырезом[56]. Разница заключается в том, что вместо непрерывного вращения обтюратора, затвор совершает одиночные обороты для покадровой съёмки.

При таком устройстве величина выдержки зависит от угловой скорости вращения и угла раскрытия обтюратора. В фототехнике выдержка регулируется чаще всего изменением скорости вращения, а угол раскрытия остаётся постоянным. В этом случае к простоте обтюраторного затвора добавляется ещё одно его достоинство: неограниченная возможность синхронизации с электронными вспышками. Недостатком считается громоздкость, поскольку размеры диска значительно превосходят размеры кадрового окна. По этой причине обтюраторный затвор применяется, главным образом, в полуформатных фотоаппаратах с небольшим размером кадра. Наиболее известными примерами использования обтюраторного затвора считаются линейки фотоаппаратов «Robot» и полуформатное семейство «Olympus Pen F»[20]. Обтюраторный затвор обеспечивал фотоаппаратам этих типов выдержки до 1/500 секунды с полноценной синхронизацией вспышки во всём диапазоне[57].

Ещё один тип затвора, который может быть классифицирован, как фокальный, используется в панорамных фотоаппаратах специальной конструкции. В этом случае фотоплёнка, огибающая цилиндрический барабан, экспонируется движущейся мимо неё щелью в стенке вращающегося барабана с объективом[58]. При этом щель всё время находится в фокальной плоскости объектива, поворачивающегося вместе с барабаном. Такая конструкция заменяет сверхширокоугольную оптику и обеспечивает высококачественную съёмку при углах поля зрения до 140°[59]. Используется в фотоаппаратах «Widelux», «Noblex», «ФТ» и «Горизонт».

Для круговой панорамной съёмки с углом поля зрения 360° пригоден другой вариант этой же технологии, когда барабан вращается вокруг неподвижной рукоятки вместе со всем фотоаппаратом, а фотоплёнка перематывается мимо экспонирующей щели синхронно с вращением. Принцип используется в фотоаппаратах «Roundshot», «Globuscope» и некоторых других[59]. Регулировка выдержки в обоих случаях выполняется изменением ширины экспонирующей щели или скорости вращения барабана. В некоторых фотоаппаратах этого типа, например «Горизонт-202», применяются оба способа. Замедление вращения барабана позволяет в этом случае отрабатывать длинные выдержки, вплоть до 1/2 секунды.

Фокальные затворы разных типов имеют свои особенности при съёмке с импульсным освещением. Если обтюраторные затворы обеспечивают синхронизацию на всех выдержках, как и центральные, то щелевой затвор с вращающимся барабаном в панорамных камерах вообще непригоден для работы с фотовспышкой. Все остальные типы — классический с гибкими шторками, и ламельный — позволяют вести съёмку в ограниченном диапазоне выдержек. Нормально экспонированный вспышкой кадр можно получить в таких затворах только на выдержках, при которых ширина экспонирующей щели не меньше соответствующего размера кадрового окна[44]. На более коротких выдержках экспонированной импульсным светом оказывается только часть кадра, над которой в момент срабатывания вспышки находилась щель. Минимальная выдержка, при которой это условие выполняется, называется выдержкой синхронизации.

В современных цифровых зеркальных фотоаппаратах устанавливаются только ламельные затворы, выдержка синхронизации которых составляет от 1/100 до 1/250 для моделей среднего класса[31][* 6]. В профессиональных камерах этот параметр может достигать 1/300—1/500 секунды. Значительная часть плёночных фотоаппаратов оснащалась классическим затвором с горизонтальным движением эластичных шторок («Leica M3», «Pentax K1000», «Зенит-Е»). В этом случае выдержка синхронизации составляет 1/30—1/60 с. Рекордная выдержка синхронизации 1/100 секунды достигнута у профессионального фотоаппарата «Minolta XK» с таким затвором[60]. Короткие выдержки синхронизации позволяют использовать заполняющую вспышку при ярком дневном свете.

Специальная разновидность «FP» (англ. Flat Peak, Focal Plane) одноразовых вспышек со сгорающей в стеклянном баллоне фольгой была пригодна для съёмки шторным затвором на любых выдержках за счёт большой (до 0,3 секунды) продолжительности горения[61]. Длительность такого импульса превышает общее время движения щели, успевающей экспонировать весь кадр. Однако вспышки этого типа давно вышли из употребления, но принцип «длительного импульса» реализован в современных электронных под таким же названием. При этом, как и одноразовая вспышка, электронная излучает «растянутый» световой импульс, состоящий из непрерывной серии коротких, что позволяет получить полностью экспонированный кадр на любых выдержках (вплоть до 1/4000 — 1/8000 секунды)[62]. Кроме названия «FP» технология иногда называется высокоскоростной синхронизацией (англ. HSS; High Speed Sinchronization). Однако интенсивность коротких импульсов значительно меньше, чем единственного, излучаемого в обычном режиме. Поэтому при высокоскоростной синхронизации эффективность электронных вспышек гораздо ниже.

  1. ↑ Затвор на послевоенных западногерманских «Contax-IIa» и «Contax-IIIa» за счёт хода шторок вдоль короткой стороны кадра штатно работал с электронными вспышками на 1/50 секунды, а после дополнительной регулировки и на 1/100[24]
  2. ↑ Основную часть рынка современных ламельных затворов занимают японские фирмы Copal и Seiko[30][34]
  3. ↑ При очень коротких выдержках возможно их непредусмотренное увеличение за счёт влияния относительного отверстия на ширину экспонирующей щели. Эффект проявляется в наибольшей степени при большой светосиле объектива и широком зазоре между шторками и фокальной плоскостью[37]
  4. ↑ Специальный режим «растянутого импульса», позволяющий снимать на коротких выдержках, неэффективно использует энергию вспышки
  5. ↑ Матерчатый затвор с вертикальным ходом шторок был использован, например, в советском «Зенит-16», но оказался ненадёжным[54]
  6. ↑ В среднеформатном классе известна только одна камера с ламельным затвором «Contax-645»
  1. ↑ Фотокинотехника, 1981, с. 350.
  2. 1 2 3 Фотомагазин, 2002, с. 50.
  3. ↑ Техника фотографии, 1973, с. 37.
  4. 1 2 3 Ernest Purdum. Shutters — History and Use (англ.). Large Format Photography (2006). Дата обращения 2 февраля 2019.
  5. ↑ Лекции по истории фотографии, 2014, с. 29.
  6. ↑ Фотомагазин, 2000, с. 165.
  7. 1 2 3 4 5 Shutter Types (англ.). Early Photography (2018). Дата обращения 2 февраля 2019.
  8. ↑ Новая история фотографии, 2008, с. 235.
  9. Paul Ewins. Thornton Pickard Shutter Rebuild (англ.). Персональный блог. Дата обращения 3 февраля 2019.
  10. Ian Grant. Thornton Pickard shutters (англ.). «LostLabours». Дата обращения 3 февраля 2019.
  11. 1 2 Фотомагазин, 2002, с. 51.
  12. ↑ Фотомагазин, 2000, с. 166.
  13. ↑ Путь фотоаппарата, 1954, с. 42.
  14. ↑ Фотография, 1994, с. 41.
  15. ↑ Энцыклапедыя гісторыі Беларусі, 1994, с. 477.
  16. ↑ Путь фотоаппарата, 1954, с. 45.
  17. ↑ Советское фото, 1977, с. 39.
  18. ↑ Фотомагазин, 2002, с. 53.
  19. ↑ История фирмы Leica (рус.). Photo Line. Дата обращения 5 мая 2014.
  20. 1 2 3 4 Советское фото, 1977, с. 40.
  21. ↑ Фотокурьер, 2005, с. 19.
  22. ↑ Германские репарации (рус.). «Politik» (26 февраля 2001). Дата обращения 14 января 2015.
  23. Георгий Абрамов. Послевоенный период. Часть II (рус.). История развития дальномерных камер. Photohistory. Дата обращения 10 мая 2015.
  24. ↑ Zeiss Contax IIa and IIIa (англ.). Stephen Gandy's CameraQuest (13 September 2017). Дата обращения 3 декабря 2018.
  25. Ryuji Suzuki. A Short History of the Konica SLR (англ.). KONICA Collector Home Page (28 September 2003). Дата обращения 3 февраля 2019.
  26. 1 2 Metal shutters (англ.). The Konica AR System. Дата обращения 3 февраля 2019.
  27. ↑ Chronologie Konica (фр.). Le Systeme Reflex Konica. Дата обращения 3 февраля 2019.
  28. ↑ An little-known story about NIKKOREX F (англ.) (недоступная ссылка). NIKKOREX F. Nikon. Дата обращения 29 июня 2013. Архивировано 3 июля 2013 года.
  29. ↑ Краткая история советского фотоаппарата, 1993, с. 5.
  30. 1 2 3 4 5 Фотоаппараты, 1984, с. 63.
  31. 1 2 История «одноглазых». Часть 2 (рус.). Статьи. PHOTOESCAPE. Дата обращения 3 июля 2014.
  32. ↑ Фотомагазин, 2001, с. 17.
  33. ↑ Современные фотографические аппараты, 1968, с. 21.
  34. ↑ Shutter for digital camera (англ.). Nidec Copal Corporation. Дата обращения 3 февраля 2019.
  35. ↑ High performance shutter unit (англ.). Nikon F4. Photography in Malaysia. Дата обращения 16 июля 2013. Архивировано 21 июля 2013 года.
  36. ↑ Related Reliability Issues (англ.). Canon EOS-1N Series AF SLR camera. Photography in Malaysia. Дата обращения 29 декабря 2013.
  37. 1 2 Фотоаппараты, 1984, с. 61.
  38. ↑ Фотоаппараты, 1984, с. 13.
  39. ↑ Краткий справочник фотолюбителя, 1985, с. 54.
  40. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 194.
  41. ↑ Общий курс фотографии, 1987, с. 31.
  42. ↑ Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование, 1981, с. 200.
  43. ↑ Учебная книга по фотографии, 1976, с. 50.
  44. 1 2 Краткий справочник фотолюбителя, 1985, с. 53.
  45. ↑ Foto&video, 1998, с. 51.
  46. ↑ Современные фотографические аппараты, 1968, с. 36.
  47. ↑ Техника фотографии, 1973, с. 38.
  48. 1 2 Vol. 10. History of the Nikon cameras and shutter mechanisms (англ.) (недоступная ссылка). Legendary Nikons. Nikon. Дата обращения 4 июня 2013. Архивировано 4 июня 2013 года.
  49. ↑ Краткий фотографический справочник, 1952, с. 72.
  50. ↑ Фотоаппараты, 1984, с. 58.
  51. ↑ Краткий справочник фотолюбителя, 1985, с. 52.
  52. ↑ Учебная книга по фотографии, 1976, с. 49.
  53. ↑ Советское фото, 1977, с. 41.
  54. ↑ Фотомагазин, 2003, с. 55.
  55. ↑ Фотокинотехника, 1981, с. 44.
  56. ↑ Фотокинотехника, 1981, с. 215.
  57. Stephen Gandy. Largest Half-frame System (англ.). Stephen Gandy's CameraQuest (26 November 2003). Дата обращения 3 февраля 2019.
  58. ↑ Фотокинотехника, 1981, с. 232.
  59. 1 2 Roger W. Hicks. Panoramic Cameras; Gear To Help You Get The WIDE View (англ.). журнал «Shutterbug» (1 June 2006). Дата обращения 3 февраля 2019.
  60. ↑ Minolta X1/XM/XK (англ.). The Rokkor Files. Дата обращения 4 января 2015.
  61. ↑ Фотоаппараты, 1984, с. 66.
  62. ↑ Фотомагазин, 1995, с. 18.
  • Борис Бакст. Первое детище Цейсса в стране социализма. Contax-S (рус.) // «Фотокурьер» : журнал. — 2005. — № 5/101. — С. 18—25.
  • Александр Дитлов. Изобретение шторно-щелевого затвора (рус.) // «Фотография» : журнал. — 1994. — № 1. — С. 41. — ISSN 0371-4284.
  • Е. А. Иофис. Техника фотографии. — М.: «Искусство», 1973. — 349 с.
  • Е. А. Иофис. Фотокинотехника / И. Ю. Шебалин. — М.,: «Советская энциклопедия», 1981. — С. 54—56. — 447 с.

ru.wikipedia.org

Затворы фотоаппаратов, их типы, устройство и принцип работы. Затворы цифровых фотоаппаратов

Затво́р фотографи́ческий - устройство, используемое для перекрытия светового потока, проецируемого объективом на фотоматериал (например, фотоплёнку) или фотоматрицу (в цифровой фотографии). Путем открытия затвора на определенное время выдержки дозируется количество света, попадающего на чувствительную поверхность и тем самым регулируется экспозиция.

На заре фотографии фотоматериалы имели низкую чувствительность, выдержка измерялась часами, позднее - минутами и секундами, поэтому специальный механизм затвора камерам не требовался - его роль выполняла крышка объектива, а время, на которое она снималась для экспонирования фотопластинки, отсчитывалось фотографом по обычным часам или в уме. В дальнейшем требуемые выдержки сократились до десятых, сотых и тысячных долей секунды, поэтому для управления затвором потребовался достаточно точный автоматический механизм.

Затворы классифицируются по расположению в камере (апертурные: межлинзовые, залинзовые, фронтальные; фокальные) и по конструкции (дисковые; лепестковые; шторные: веерные и ламельные; затворы-жалюзи и др.).

Характеристики фотографического затвора

Фотографический затвор характеризуется:

коэффициентом полезного действия (КПД), который выражает отношение количества света, прошедшего за время работы затвора, к количеству света, прошедшего за тот же период через «идеальный затвор»; чем больше значение этого коэффициента приближается к единице (а при процентном выражении - к 100 %), тем совершеннее работает затвор;

точностью и диапазоном выдержек;

степенью искажения изображения;

надёжностью работы затвора в различных условиях фотографирования.

Типы фотографических затворов

Дисковый секторный затвор

Дисковый секторный затвор состоит из вращающегося на оси металлического сектора с отверстием, который приводится в действие пружиной, связанной со спусковым рычагом.

Затворы этого типа отличаются наименьшим числом деталей, что определяет наименьшую стоимость, повышенную надёжность и уменьшение требований к точности изготовления.

Однако их существенные недостатки - громоздкость (радиус диска не менее перекрываемого отверстия) и ограниченный диапазон выдержек привели к ограниченному применению, в основном в камерах начального уровня.

Дисковый затвор имеет конструктивное сходство с обтюратором кинокамер.

Затворы-жалюзи

Затворы-жалюзи применяются крайне редко, так как требуют значительного пространства между линзами объектива, однако представляют практический интерес, обладая некоторыми преимуществами.

Перекрываемое поле состоит из набора узких пластинок-ламелей, одновременно поворачивающихся вокруг осей. При открытом затворе пластинки направлены вдоль оптической оси. Для закрытия затвора достаточно повернуть все пластинки на 90°. Благодаря небольшой массе каждой отдельной пластинки инерционность затвора невелика и приводной механизм отличается простотой. Радиальный затвор-жалюзи, кроме основной задачи дозирования экспозиции, выполняет роль оттенителя - компенсатора падения освещённости от центра кадра к краям; избыточная освещенность в центре гасится центральной частью затвора.

Коэффициент полезного действия затворов-жалюзи близок к КПД центральных затворов.

Центральный затвор

Центральный затвор, как правило, устанавливается между линзами объектива или непосредственно за задней линзой. Он представляет собой ряд тонких сегментов, приводимых в действие системой пружин и рычагов. При экспонировании сегменты открывают действующее отверстие объектива симметрично относительно его центра и, следовательно, сразу освещают поверхность светочувствительного элемента.

Затвор-диафрагма , диафрагменный затвор - центральный затвор, максимальная степень раскрытия лепестков которого регулируется, за счёт чего затвор одновременно выполняет роль диафрагмы.

КПД центрального затвора составляет от 0,3 до 0,5, а минимальная выдержка, как правило, не короче 1/500 с (затвор-диафрагма при малых относительных отверстиях может обеспечить и более короткие выдержки, например 1/800 с в советском «ФЭД-Микрон»).

В качестве датчика времени в центральных затворах чаще всего используется простейший часовой анкерный механизм, а на коротких выдержках время открытия затвора регулируется силой натяжения пружин. Последние модели центральных затворов имеют электронный дозатор выдержки. В этих затворах лепестки удерживаются в открытом состоянии электромагнитами.

Преимущества центрального затвора:

Не искажают фотографическое изображение эффектами временно́го параллакса, так как весь кадр экспонируется одновременно.

Возможность использования фотовспышки на любых выдержках.

Устойчиво работают на морозе, в отличие от тканевых шторных затворов (см. ниже).

Благодаря открытию от центра к краям эффективное распределение света в световом пучке получается неравномерным по радиусу, и при этом центральная часть пучка открыта в течение большего времени, нежели края. В результате характер боке оказывается более близок к «математически правильному» распределению Гаусса. Особенно это заметно на затворах-диафрагмах.

Недостатки центрального затвора:

Относительная сложность устройства (кроме простейших затворов с одной выдержкой).

Сложность получения коротких выдержек. Это связано с тем, что тонкие лепестки затвора подвергаются большим нагрузкам (за очень короткое время они должны разогнаться до скорости несколько метров в секунду и более, а затем остановиться без отскоков и деформации). На практике затворы с выдержками короче 1/250 с ставят только в дорогие камеры.

Сложность применения в однообъективных зеркальных камерах - для визирования затвор приходится держать открытым, а кадровое окно на это время закрывать от света другим механизмом (Bessamatic, «Зенит-4»).

Оптически наивыгоднейшее место для расположения центрального затвора - между линзами объектива. Для использования сменных объективов либо приходится применять залинзовый затвор, либо сильно удорожать объективы, встраивая затвор в каждый из них (Hasselblad 500 C/M ).

Центральный затвор во время открывания и закрывания дополнительно диафрагмирует объектив, что при короткой выдержке и открытой диафрагме может сказаться на характере изображения.

Фокальный затвор

Фокальный затвор, как явствует из названия, располагается вблизи фокальной плоскости, то есть непосредственно перед светочувствительным материалом. По принципу действия фокальные затворы обычно относятся к шторным (шторно-щелевым). Такой затвор представляет собой пару шторок (из прорезиненной ткани или тонких металлических ламелей). Затвор приводится в действие системой пружин илиэлектродвигателем.

Мгновенный затвор разработал и построил витебский фотограф С. А. Юрковский в 1882 году, описание которого опубликовал в журнале «Фотограф» (№ 4 за 1883 год) и демонстрировал на Московском съезде фотографов. Выпуск усовершенствованной конструкции, получившей название шторно-щелевого затвора, с согласия Юрковского был налажен в Англии, а затем, с небольшими изменениями, в Германии.

Во взведенном состоянии фотоматериал перекрыт первой шторкой. При спуске затвора она сдвигается под воздействием пружины, открывая путь световому потоку. По окончании заданного времени экспозиции световой поток перекрывается второй шторкой. На коротких выдержках вторая шторка начинает движение еще до того, как первая полностью откроет кадровое окно. Щель, образующаяся между шторками, пробегает вдоль кадрового окна, последовательно освещая его. Длительность выдержки определяется шириной щели. Перед началом съемки следующего кадра затвор взводится заново, при этом шторки возвращаются в исходное положение таким образом, что щель между ними не образуется.

Затвор может быть с вертикальн

homele.ru

Затворы фотоаппаратов | Фотография для начинающих

В современных фотокамерах используют два основных типа затворов: центральный и шторно-щелевой. Второй подразделяется на два типа – шторно-щелевой и ламельный. Центральный затвор, как и диафрагма, расположен внутри объектива, он похож на трех-лепестковую диафрагму, лепестки которой открываются на заданное время.

 

Шторно-щелевой затвор

Шторно-щелевой и ламельный затворы работают по одному принципу. Щель между шторками двигается с постоянной скоростью в плоскости пленки или матрицы, а выдержка определяется шириной щели. Различие шторно-щелевого и ламельного затворов в их конструктивных особенностях. Шторно-щелевой затвор состоит из матерчатых прорезиненных или гофрированного металла шторок.

 

Ламельный затвор

Ламельный затвор представляет собой набор тонких металлических пластинок, скрепленных между собой особым образом. Движение щели может быть, как вдоль длинной, так и вдоль короткой стороны кадрового окна.

 

 

Центральный и шторно-щелевой затворы имеют свои преимущества и недостатки. В силу своей конструкции центральный затвор не может снимать с очень короткими выдержками. Как правило, самая короткая выдержка у центральных затворов составляет 1/500 секунды. У шторно-щелевых самая короткая выдержка достигает 1/8000 секунды. Но с центральными затворами при съемке с импульсными лампами-вспышками можно снимать на любой выдержке, а у шторно-щелевых затворов существует ограничение на возможную короткую выдержку, ее называют временем синхронизации. Время синхронизации – это выдержка, при которой ширина щели равна ширине или высоте кадрового окна.

Ее величина зависит от конкретной камеры и колеблется от 1/30 до 1/350 секунды. Этот параметр всегда указывается в инструкции к камере. И Вы должны помнить значение времени синхронизации для своих камер.

 

Центральный затвор

foto-like.ru

Затвор фотоаппаратов

Получение доброкачественного снимка возможно в том случае, если светочувствительный материал будет правильно экспонирован1.

Экспозицию определяют по формуле

где Е — освещенность, лк;

t — время экспонирования, с.

Величину Е регулируют диафрагмированием и выбором значения относительного отверстия. Для изменения продолжительности выдержки t используются специальные механизмы — затворы.

Затвор — это устройство дозирования продолжительности воздействия света на светочувствительный материал. Затвор представляет собой механизм, служащий для регулирования времени выдержки, т.е. открывания и закрывания объектива на заранее заданное время для пропускания светового пучка через фотообъектив на светочувствительный материал.

Пропускание и перекрытие светового потока осуществляется исполнительным элементом, а ограничение продолжительности его воздействия — управляющим элементом затвора. В зависимости от типа управляющего элемента затворы подразделяются на механические и электронные.

По месту расположения в фотоаппарате затворы подразделяются на фокальные и апертурные, по принципу действия — на шторные и центральные (см. рис.).

Фокальный затвор — это затвор, исполнительный элемент которого расположен вблизи фокальной плоскости объектива перед светочувствительным материалом. Все фокальные затворы по принципу действия — шторные. Шторный затвор устанавливается в зеркальные и дальномерные фотоаппараты, предназначенные для работы со сменной оптикой. Роль световых заслонок в нем выполняют шторки из специальной ткани или тонких металлических пластин. Дозирование света производится с помощью щели между двумя шторками, перемещающимися

относительно фотопленки. При нажатии на спусковую кнопку первая шторка открывает кадровое окно, позволяя свету, прошедшему через объектив, попасть на пленку. Через промежуток времени, называемый выдержкой, вторая шторка закрывает кадровое окно. При перемещении шторок между хвостовым краем первой шторки и передним краем второй образуется щель, при продвижении которой параллельно плоскости кадрового окна последовательно экспонируется каждый участок пленки. Шторки перемещаются относительно пленки с одной скоростью независимо от выдержки; в обычном зеркальном фотоаппарате время перемещения шторок относительно кадрового окна составляет около 10 мс.

Выдержка регулируется путем изменения ширины щели между шторками: чем уже щель, тем меньше выдержка (см. рис.). По мере увеличения ширины щели выдержка увеличивается.

Достоинством шторного затвора является возможность применения сменной оптики и сверхкоротких выдержек до 1/8000 с. К недостаткам относится неоднородность экспозиции по полю кадра. Изображение воспроизводится на фотопленке последовательно от одного края окна до другого (по вертикали или горизонтали), что может стать причиной нарушения формы движущихся объектов.

В связи с ужесточением требований к стабильности работы механизма шторного затвора, независимости его от климатических условий в настоящее время вместо прорезиненных матерчатых шторок стали использовать металлические.

Такой затвор содержит две металлические шторки, которые независимо движутся вдоль короткой стороны кадрового окна. Каждая шторка состоит из трех расположенных рядом узких стальных светонепроницаемых лепестков (ламе-лей). Пара скрещенных фигурных рычагов, соединенных между собой подобно ножницам, имеет несколько поводков, на которые надеты ламели, снабженные отверстиями и пазами (см. рис.). Такие затворы обеспечивают диапазон выдержек от 1/2000 до 1 с.

Ламели образуют две группы. Во взведенном состоянии ламели первой группы развернуты и полностью перекрывают кадровое окно. При этом ламели второй группы собраны в стопку вне кадрового окна. При открытии затвора сначала ламели первой группы собираются в стопку и открывают кадровое окно, затем через некоторый промежуток времени (время выдержки) разворачиваются ламели второй группы и перекрывают кадровое окно. Ламели перемещаются плоскопараллельно сверху вниз с помощью рычажного механизма, соединенного с приводными пружинами. При взводе затвора ламели обеих групп возвращаются в исходное положение.

Апертурные затворы размещаются внутри объектива вблизи диафрагмы. По принципу действия все апертурные затворы центральные.

Центральный затвор имеет лепестки, расположенные внутри объектива между его линзами. Лепестки открывают световое отверстие объектива от центра к периферии подобно ирисовой диафрагме (см. рис.).

Достоинством центральных затворов является более равномерное перекрытие светового потока. Это позволяет при

Конструкция центрального затвора

менять фотовспышки при более коротких выдержках, чем в шторных затворах.

Центральные затворы применяются и в дешевых компактных и в дорогих среднеформатных аппаратах.

Затворы-диафрагмы — особая группа фотографических затворов, у которых функции затвора и диафрагмы объединены в одном механизме с регулированием длительности открытия светового отверстия лепестками специальной формы (см. рис.).

Все затворы имеют следующие основные характеристики: диапазон выдержек, минимальная выдержка и коэффициент полезного действия затвора (КПД), л.

Диапазон выдержки — это стандартизированный ряд числовых значений выдержки в долях секунды и секундах. В современных фотоаппаратах установлен следующий ряд числовых                     Конструкция

значений выдержек в (с): 4,2, 1,1/2,        затвора-диафрагмы

1/4, 1/8, 1/15, 1/30, 1/60, 1/125,

1/250 и т. д. Смежные выдержки этого ряда отличаются по длительности в 2 раза.

Минимальная выдержка — есть та минимальная выдержка, которая принята для данного затвора. Она колеблется от 1/500 до 1/2000 с.

Затвор является инерционным механизмом, поэтому при срабатывании он открывает кадровое окно не сразу, а постепенно. Так же постепенно кадровое окно закрывается затвором при окончании экспонирования.

Если бы затвор был безынерционным, т.е. идеальным, ТО ОН бы открывал и закрывал окно мгновенно. Поэтому экспозиции, сообщаемые светочувствительному слою реальным и идеальным затвором, будут разными.

Отношение реальной экспозиции к идеальной называют коэффициентом полезного действия затвора г. КПД центрального затвора при полностью открытом световом отверстии и различных выдержках равен 55—70%, а КПД шторного затвора — 95% и более.

Похожие статьи

znaytovar.ru

admin

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о