Каким должен быть затвор фотоаппарата

ЗАТВОР — один из основных и важнейших узлов фотоаппара­та. На заре развития фотоаппа­ратуры затвор еще не был та­ким сложным и совершенным по своей конструкции узлом, каким является теперь. Он не был тогда даже отдельным узлом. Роль его выполняла закрывавшая объектив светонепрони­цаемая крышечка, снимая которую, фотограф отмерял длительность выдер­жек

staraja-kameraНо это, конечно, было возможно только при выдержках, длительность которых измерялась секундами. Требования моментальной съемки, с одной стороны, повышение чувстви­тельности фотоматериалов, с другой, вызвали развитие специального узла — фотозатвора. Известны затворы дисковые, цент­ральные, жалюзи, шторные и другие.

В настоящее время это очень слож­ный узел фотоаппарата, состоящий из нескольких механизмов.

Основная часть фотозатвора — ме­ханизм, позволяющий произвести авто­матически ряд выдержек. Следующий механизм — диафрагма, которая дает возможность изменять световое отверстие непрерывно, сохра­няя круглую или почти круглую его форму.
Дальше надо назвать механизм са­моспуска, позволяющий произвести автоматическую выдержку через 10— 15сек после нажатия на спусковую кнопку.
Следует упомянуть также механизм синхронизации — своеобразный элек­трический выключатель, назначение которого — включать осветительную лампу синхронно (одновременно) с ра­ботой затвора. Аналогичный механизм, например, используется в детских фотостудиях современными фотомастерами. Яркий тому пример моя коллега Антонина Корешкова — профессиональный фотограф из Самары.
И, наконец, в последнее время на затворах начинают устанавливать сум­мирующий механизм, который объединяет значения выдержки и диафрагмы и передает их экспонометру для авто­матической установки экспозиции.затвор
Для характеристики сложности со­временных затворов можно привести такие цифры: затвор «Момент-24С» (фо­тоаппарат «Москва-5») имеет наружный диаметр 59мм, высоту 20 мм и состоит из 115 деталей; «ФЗШ-18С» (фотоап­парат «Искра») при наружном диамет­ре 48 мм и высоте 17 ммс cостоит из 165 деталей; «Ф-22А» (для вновь проекти­руемой зеркальной камеры с автома­тической установкой экспозиции) при наружном диаметре 51 мм состоит из 200 деталей.zatvor-2
На рис. 1 и 2 показаны механизмы затворов «Момент-24С» и «ФЗШ-18С».

Центральный или шторный?

Фотозатворы прошли длительный путь развития. Существует большое количество типов затворов, в основе устройства которых лежат различные принципы. За последние годы наибольшее рас­пространение в любительских аппара­тах получили затворы центральные и шторные.
Центральные затворы состоят из двух, трех или пяти секторов или ле­пестков (реже встречаются четырех или шестисекторные затворы) сложной формы, перекрывающих друг дру­га в центре светового отверстия.
фазы работы затвораНа рис. 3. показан центральный пятилепестковый затвор в различных фа­зах работы. Обычно плоскость секторов затвора помещают в воздушном проме­жутке между передним и задним ком­понентами объектива, как можно ближе к апертурной диафрагме.

Основная характерная особенность центральных затворов состоит в том. что в течение работы освещается весь кадр.

Изменяется только интенсив­ность освещения: вначале, когда отверстие имеет форму треугольника или многоугольника, измеряемого доля­ми миллиметра, уже освещен весь кадр, но интенсивность освещения очень ма­ла. Далее, по мере увеличения отвер­стия, интенсивность освещения повы­шается и достигает максимума при полностью открытом световом отвер­стии затвора. При его закрытии ин­тенсивность освещения кадра уменьшается и доходит до нуля в момент перекрытия секторами друг друга в центре затвора.
На рис. 4 показана диаграмма рабо­ты центрального затвора. По горизон­тальной оси отложено время в секун­дах, по вертикальной — площадь светового отверстия 5 в квадратных милли­метрах. Площадь трапеции пропорциональна количеству световой энергии, пропущенной затвором в течение всего времени его работы от начала откры­вания, до конца закрывания секторов. Шторный затвор устроен иначе. Шторка со щелью, натянутая между двумя валиками, расположена в непо­средственной близости от пленки. При перемещении шторки щель постепенно открывает доступ света к пленке.

При коротких выдержках узкая щель пробегает перед пленкой и посте­пенно открывает действию света один ее участок за другим.

При длительных выдержках снача­ла одна шторка открывает полностью весь кадр, а другая через некоторое время начинает его закрывать.
zatvor-4-5-6-7
На рис. 5,а показана диаграмма .ра­боты шторного затвора на коротких выдержках; на рис. 5, б — па длитель­ных выдержках.

  • t1 — время открывания кадра пер­вой шторкой,
  • t2 — время закрывания кадра вто­рой шторкой,
  • to— общее время работы затвора,
  • l —путь, проходимый шторкой (длина или ширина кадрового окна).

Площадь параллелограмма пропор­циональна количеству световой энер­гии, пропущенной затвором в течение общего времени его работы.
Изображенные на рис. 4 и 5 диаграм­мы работы затворов центрального и шторного широко применяются в про­изводственной практике для оценки их качества, для определения эффектив­ности их и т. д.

Синхронизация

Приведенные диаграммы позволяют оценить работу осветительных ламп с затворами центральными и шторными, а также сравнить условия синхрониза­ции осветительных ламп с затворами разных типов.В настоящее время наиболее употре­бительными лампами являются одно­разовые и электронные импульсные.
Характеристика одноразовой лампы (рис. 6,а) показывает, что ее время загорания 16 мсек (миллисекунд), время горения 20—30 мсек и ин­тенсивность светового потока — в пре­делах 1—2 мглм (мегалюменов — мил­лион люменов).
Электронные импульсные лампы, характеристика которых приведена на рис. 6,6, загораются в течение 1 мсек, имеют время горения  1—2  мсек, а интенсивность светового по­тока дают около 20 мглм.
Современные фотоаппараты для ис­пользования осветительных ламп раз­личных типов снабжаются синхронизирующими устройствами, контакты которых получили обозначения М и X.
Синхроконтакт М предназначается для одноразовых ламп-вспышек и дает упреждение 16 мсек (на аппаратах западноевропейских фирм это время ко­леблется в пределах от 15 до 20 мсек). Это означает, что после нажатия на
спусковую кнопку сначала включается лампа, а затем через 10—12 мсек на­чинает открываться затвор с таким расчетом, чтобы через 15—17 мсек он был открыт полностью.Синхроконтакт предназначен для электронных импульсных ламп и дает нулевое упреждение, то есть включает лампу в момент полного открытия светового отверстия затвора.
На рис. 7 показана работа одноразо­вой и электронной импульсной ламп с контактами М и центрального затвора.
Рассматривая диаграммы работы затвора в связи с работой ламп, можно сделать выводы:

  1.   Одноразовая лампа при включе­нии ее от контакта М центрального затвора работает правильно: к момен­ту полного открытия затвора она успе­вает разгореться, и затем ее интенсив­ное горение происходит при полностью открытом отверстии затвора.
  2. Электронная импульсная лампа при включении ее от контакта цен­трального затвора загорается и горит при полностью открытом его отверстии.

Отсюда, вытекает очень важное следствие: так как время загорания электронных импульсных ламп близко к нулю, то их можно применять на са­мых коротких выдержках — 1/250, 1/500 и даже 1/1000 сек.

На рис. 8 показана работа одноразо­вой и электронной импульсной ламп с контактами М и шторного затвора.
На коротких выдержках шторки полностью не открывают весь кадр. Возникает такое положение, при кото­ром синхронизировать работу затвора с действием лампы невозможно.
На рис. 9 показана работа импульс­ной лампы в связи с работой шторно­го затвора при короткой выдержке.
В этом случае, когда бы мы ни включили лампу, кадр будет освещен частично, на участке длиною /п. Пол­ностью осветить кадр невозможно, (чтобы обойти этот коренной недоста­ток шторных затворов, в некоторых странах были предложены длительно горящие лампы-вспышки со временем полного свечения 25—45 мсек, но рас­пространения они не получили).

Следовательно, основной вывод, ко­торый вытекает из сопоставления диа­грамм затворов с диаграммами дей­ствия осветительных ламп, таков: центральные затворы обеспечивают пра­вильное согласование на всех выдерж­ках как с одноразовыми лампами, так и с электронными импульсными. Штор­ные затворы хорошо синхронизируют­ся с осветительными лампами только на длительных выдержках, когда штор­ки полностью открывают весь кадр. На коротких выдержках добиться правильной синхронизации невозможно.

Время полного открытия кадра шторками для разных аппаратов раз­лично. Для всех аппаратов типа «Зор­кий», «ФЭД» — 1/25 — 1/30 сек, для «Киева» — 1/50 сек, для «Друга» — 1/60 сек.

Невозможность применения освети­тельных ламп на коротких, самых важ­ных выдержках повлекла очень серьезные последствия. В Западной Европе центральные затворы в 1954—55 гг. на­чали вытеснять, а в 1958 г. уже реши­тельно вытеснили шторные затворы, на выставке «Фотокина» в Кельне в 1958 г. почти все новые фотоаппараты (около 40 образцов) были снабжены центральными затворами. Новых фото­аппаратов со шторными затворами бы­ло всего лишь несколько образцов.

Является ли победа центральных затворов окончательной или возможно возрождение шторных затворов?

Центральные затворы имеют много достоинств: сравнительно малые раз­меры (отсюда удобство применения на портативных любительских камерах); одновременное освещение всех частей изображения; конструктивные удоб­ства при применении в камерах с ав­томатикой и, наконец, простая синхро­низация с любыми осветительными лампами на всех выдержках.
Шторные затворы имеют тоже свои преимущества: в них легче достигают­ся короткие выдержки (1/500, 1/1000 сек  и выше) и проще осуществляется применение сменных объективов, так как затвор и объектив расположены в разных местах.
Эти преимущества шторных затво­ров позволяют сделать предположение, что шторные затворы будут развивать­ся дальше. Если же удастся хорошо решить задачу синхронизации штор­ных затворов с осветительными лампа­ми, они будут снова широко приме­няться в фотоаппаратах.