Затвор — это узел фотоаппарата, который служит для дозирования света на фотоматериал. Скоростью работы его задается такой параметр, как выдержка. Затворы имеют различные вариации исполнения и типы, мы же рассмотрим шторно-щелевые фокальные затворы.

Что такое затвор у фотоаппарата

Фотографический затвор — это устройство для регулирования выдержки, то есть длительности воздействия света на фотоматериал или матрицу фотоаппарата. Один из двух основных инструментов управления экспозицией. В киносъёмочном аппарате роль фотозатвора выполняет обтюратор.

Основной задачей узла является работа в паре с диафрагмой. В этой паре он отвечает за выдержку, которой дозируется свет на матрицу, или пленку фотоаппарата. Ламельные фокальные затворы современных цифровых зеркальных камер имеют потрясающую надежность, но при этом менее ремонтопригодны, по сравнению со своими старшими братьями, шторными затворами. У шторных, помимо дешевизны и ремонтопригодности было еще одно преимущество — они издавали меньше шума и вибраций во время фотосъемки. Но это преимущество со временем снизошло на нет. Подробнее — ниже.

Классификация

Шторно-щелевые фокальные затворы

Фокальный затвор находится очень близко к поверхности пленки (фокальной плоскости), от того и название. Шторно-щелевой потому, что обычно он состоит из двух шторок, которые во время движения создают между собой щель, через которую происходит засветка кадра. Существует два распространенных типа фокальных затворов малоформатной фототехники:

Горизонтального хода

«Горизонтальный ход» означает, что затвор работает по длинной стороне (шторки ходят вдоль) кадра. Самые распространенные — «шторные» фокальные, горизонтального хода, использовались в малоформатных фотоаппаратах практически повсеместно от первой культовой «Лейки» Оскара Барнака, и до начала двухтысячных годов (дольше всего использовалось в фотоаппаратах СССР).

Главный недостаток узла с горизонтальным ходом в его скоростной синхронизации для съемки с электронной вспышкой, для которой часто является предел в 1/60 — 1/90 секунды, а также невозможность стабильной работы на высоких скоростях (от 1/1000 сек.).

Думаю, именно поэтому большая часть шторных затворов, которыми оснащались советские зеркальные фотоаппараты, не имели скорости выше 1/500 сек. Ресурс у шторных  матерчатых затворов, к тому же, очень мал.

Чтобы использовать электронную вспышку, фотоаппарат выставляется на так называемую «выдержку синхронизации» (на диске управления скоростью он обозначается как X, или может иметь приписку в виде скорости синхронизации, например X/60), которая обеспечивает минимальное время задержки при экспонировании, и одновременно позволяет вспышке засветить кадр именно в тот момент, когда затвор полностью открыт. При любом другом раскладе будет неравномерный засвет кадра.

Вертикального хода

В фокальном затворе вертикального хода шторки ходят по короткой стороне (поперек) кадра. Они сложнее в конструкции, но рабочие характеристики их более стабильны, в том числе и на больших скоростях. Современные узлы в цифровых зеркальных камерах — ламельные, вертикального хода, с электронным управлением. Ресурс ламельного затвора в разы выше шторных матерчатых.

Причем, скорость срабатывания и начальный импульс задает электродвигатель, а выдержка уже управляется электромагнитами. Отсюда вытекает увеличенное энергопотребление системы на длинных выдержках.

На фото выше — ламельный затвор вертикального хода Canon 40D.

Для синхронизации вспышки на высоких скоростях используется так называемая, предвспышка, или стробоскопическая вспышка. Она генерирует несколько импульсов за один проход шторок, решая тем самым, проблему синхронизации. Обычно даже самые недорогие современные электронные вспышки поддерживают эти режимы.

Другие

В силу специфики сайта, пока не рассматриваем следующие виды затворов:

Барабанный щелевой

Используется в панорамных фотоаппаратах специальной конструкции. В этом случае фотоплёнка, огибающая цилиндрический барабан, экспонируется движущейся мимо неё щелью в стенке вращающегося барабана с объективом (фотоаппараты Горизонт)

Обтюраторный

Имеет такое же устройство, как и дисковый однолопастный обтюратор: вращающийся вблизи фокальной плоскости металлический диск с секторным вырезом.

Веерный

Многослойные секторные шторки, как и обтюратор, поворачивались вокруг общей оси, что позволяло им складываться в сравнительно узкий пакет или раскладываться в виде веера. Такое устройство технологичнее ламельного, поскольку исключает сложный в изготовлении паралелограммный рычажный механизм перемещения шторок (Киев-10, Киев-15).

С раздельным приводом шторок

Одним из недостатков большинства первых фокальных затворов была необходимость закрывать объектив во время его взвода, поскольку в этот момент щель между шторками не перекрывалась. Проблема была устранена в малоформатных фотоаппаратах «Leica», массовый выпуск которых налажен в 1925 году. Впервые конструкция использованного в них затвора предложена для крупноформатных камер ещё в 1893 году, а реализована 16 лет спустя в английских зеркальных фотоаппаратах «Minex». Он состоял из двух независимых друг от друга шторок с индивидуальными пружинами.

Щель между ними образовывалась за счёт разницы времени начала движения, а при взводе — шторки смыкались, надёжно предохраняя фотоплёнку от засветки. Удачная кинематика упрощала его сопряжение с механизмом протяжки плёнки, делая всю конструкцию фотоаппарата компактной. Механизм фотоаппаратов «Зенит» — тому пример.

Апертурный затвор

Hасполагается между линзами объектива в плоскости вблизи апертурной диафрагмы, из-за чего и получила своё название. Особенностью таких затворов является одновременное и равномерное экспонирование всей площади кадра, не зависящее от точности настройки механизма (объективы Hasselblad).

Центральный

Разновидность апертурного, заслонки которого при срабатывании открывают отверстие объектива от центра к его краям и закрывают в обратном порядке. Такие, как правило, устанавливаются между линзами объектива или непосредственно за задней линзой. Могут выполнять еще и функцию диафрагмы, тогда его называют «центральный затвор-диафрагма».

Затвор-диафрагма, диафрагменный

Центральный, максимальная степень раскрытия лепестков которого регулируется, за счёт чего он одновременно выполняет роль диафрагмы. (ЛОМО Компакт-Автомат)

Типа «жалюзи»

Свет перекрывается набором узких пластинок-ламелей, одновременно поворачивающихся вокруг осей. При открытом затворе пластинки направлены вдоль оптической оси, пропуская свет.

Электронный

Фактически не использует механику привода и шторки, для отсечения света от матрицы. Работает в режиме буфера и в живую, как бы сохраняя стоп-кадры незаписываемого на карту видео. Распространение получил с началом эры смартфонов. Камеры большинства смартфонов имеют электронную реализацию с буфером на несколько кадров. Камера, активированная на смартфоне транслирует видео в буфер, откуда затем по нажатию кнопки спуска извлекается последний кадр или серия кадров. Средняя скорость работы у ранних моделей — 1/15 и 1/30 секунды, в зависимости от того, с какой частотой мог обрабатывать кадры АЦП. В съемочной технике появился сравнительно недавно. Камера Sony A7III, A7SII имеет бесшумную съемку, без использования механики.

Большая проблема ранних электронных затворов — Rolling Shutter, когда движущиеся объекты расплывались по кадру, так как считывание информации с матрицы происходило последовательно, по строкам.

Материал изготовления и надежность

Шторные

Материалом изготовления в подавляющем своем большинстве была прорезиненная ткань. Не смотря на свою простоту и дешевизну, шторные матерчатые реализации имеют очень неприятные особенности, сказывающиеся на ресурсе:

• Выгорают на солнце

Если забыть закрыть объектив фотоаппарата крышкой, то объектив будет действовать, как увеличительная линза, и вконце-концов, свойства резины меняются до такой степени, что она осыпается, «прогорает».

• Элементы подвержены истиранию

Зачастую встречаются камеры того или иного производителя, матерчатые тяги у которых попросту порваны вследствие износа.

• Элементы отклеиваются от натяжителей

Со временем связующая составляющая клеевой основы приходит в негодность, и высыхает. Шторки отклеиваются у основания натяжителей.

• Пружины натяжителей приходят в негодность

Внутри натяжителей стоят стальные пружины, которые теряют свойства со временем. Проблема устраняется путем подкручивания регулировочных винтов и не такая страшная, как перечисленные выше.

На отпечатке перечисленные неисправности могут отображаться, как недоэкспонирование одной из зон кадра, неравномерное экспонирование по всему полю кадра (шторки притормаживают), изображение кадра фиксировано рывками. Увидев такие отпечатки, стоит обратить внимание на состояние узлов фотоаппарата.

Не смотря на то, что эти узлы имеют опасные болезни, они весьма ремонтопригодны, и чтобы произвести ремонт в «полевых» условиях, достаточно иметь прямые руки и соответствующую литературу. Максимальный срок жизни этого типа механизмов составляет примерно 5 тысяч срабатываний.

Ламельные

Шторки их состоят из нескольких металлических ламелей. Причем, в качестве материала для ламелей может применяться не только сталь, но и нержавеющая сталь, углепластик. Ламельные затворы цифровых зеркальных камер управляются электроникой с использованием электродвигателя и электромагнитов.

Электромагниты отвечают за выдержку, удерживая шторки в открытом состоянии до тех пор, пока не получат импульс от управляющей микросхемы на размыкание. На практике это все занимает, естественно, доли секунды.

Получили распространение в японских фотоаппаратах, где их начали применять в начале 60 годов. Надежнее шторных, не выгорают на солнце

Однако, ремонтопригодность их намного меньше, чем у шторных — если замена ламелей, в принципе, еще по рукам пользователю, то последующая его настройка возможна только в стенах сервисного центра (в общем, не дешевое удовольствие, даже если кто-то и возьмется за эту работу). Поэтому они меняются целиком.

Из неисправностей можно встретить такие:

• Залипание шторок
• Истирание ламелей шторок
• Обрыв в обмотке электромагнита
• Выпадение втулок шторок из посадочных мест

Эти неисправности в основном могут встречаться с большими пробегами, а также в какой-то мере на свежих камерах в период «обкатки». Обкатка проходит примерно на первой тысяче срабатываний, после чего он может даже переходить свой срок службы. В таблице зеленым отмечен ресурс узла некоторых фотоаппаратов Canon:

Максимальный срок жизни варьируется. Производителем же, в зависимости от модели камеры устанавливаются ограничения от 50000 срабатываний на младших моделях камер и до 500000 на профессиональных. Зачастую встречается так, что камера успевает морально устареть, и обрести четвертого-пятого хозяина, а ресурс ее еще не исчерпан.

Как работает

Принцип работы шторного

Основная конструкция состоит из двух непрозрачных шторок, которые установлены на роликах натяжителей. Как правило, шторки расположены так, что по умолчанию перекрывают доступ света к фотоматериалу.

— Когда мы взводим курок, одновременно перемещается кадр фотопленки, и происходит «перетягивание» шторок со своих привычных мест.
— По нажатию кнопки спуска, первая шторка освобождается, чтобы начать ход. По пути движения, первая шторка проходит через кадр фотоматериала, дозируя свет.
— Когда первая шторка завершает ход, затвор какое-то время полностью открыт.
— По окончании времени экспонирования, вторая шторка перекрывает поступление света и экспонирование завершается.
— Когда происходит взвод для следующего кадра — все повторяется снова.

Если фотоаппарат работает с минимальной выдержкой, то экспонирование фотоматериала происходит сквозь щель между догоняющими друг друга шторками.

Ламельный

Работу фокального ламельного затвора вертикального хода хорошо видно из этого видео:

Затворный лаг

Или лаг затвора. Так называется задержка перед срабатыванием. Лагом может называться как конкретная задержка после нажатия кнопки спуска, так и время ожидания до следующего спуска во время скоростной съемки. В основном проблема задержки после назатия кнопки спуска присуща младшим/древним моделям цифровых зеркальных камер, а также различного рода мыльницам и камерофонам. Эффект задержки связан с медленной скоростью обработки данных процессором устройства, или скоростью реакции механизмов в целом (например, автофокуса).

У пленочной Canon EOS Kiss 300 скорость съемки ограничена скоростью перемотки пленки, и лагом затвора можно назвать время ожидания до окончания протяжки пленки на следующий кадр во время непрерывной съемки. В таблице отображен интервал между срабатываниями в непрерывной съемке некоторых камер Canon (зеленая колонка):

Лаг у старших моделей цифровых зеркальных камер может проявляться во время переполнения буфера камеры необработанными данными, тогда время лага упирается в скорость записи на карту. У Canon EOS 1Ds буфер заполняется быстро, и из-за медленной скорости записи на карту, последующая задержка срабатывания может достигать 10-15 секунд.

liveviewer.ru — ВК — Рутуп — Телега