Межлинзовый затвор по определению располагается внутри объектива. Любая дополнительная составляющая увеличивает себестоимость последнего. Когда объектив и фотоаппарат образуют единую конструкцию, как в компактных камерах, то место расположения затвора мало влияет на себестоимость системы. В тех же случаях, когда фотограф ведёт съёмку с помощью зеркальной, системной или карданной камеры, он рассчитывает, обычно, применять «парк» объективов, включающий различные по области применения модели. Поэтому производителю фотосистем со сменными объективами экономически целесообразнее устанавливать затвор в фотоаппарат, чем в каждый объектив – уменьшается себестоимость каждого объектива, и цена фотосистемы становится более привлекательной для конечного потребителя.
Таким образом, съёмка с фотосистемой, в которой применяется центральный затвор, обычно, повышает расходы фотографа на приобретение или аренду оборудования.
Чтобы снизить расходы пользователей, конструкторы нашли компромисс: расположили лепестковый затвор непосредственно за задней линзой объектива. Таким образом, один затвор крепится к камере, и объектив присоединяется, например, с помощью резьбового соединения, к затвору. Если нужны другие свойства оптического изображения, создаваемого текущим объективом, последний отсоединяется и вместо него устанавливается другой объектив. Всё как с зеркальными и системными фотоаппаратами.
Также, залинзовый затвор обладает ещё одним преимуществом перед межлинзовым «родственником». Применение нескольких объективов и одного залинзового затвора обуславливает стабильность эффективного времени экспонирования вне зависимости от того, какой объектив установлен перед затвором. Другими словами, я – фотограф – могу рассчитывать на равномерную экспозицию относительно выдержки. Если я использую несколько объективов, в каждый из которых встроен центральный затвор, то рискую, снимая с различными объективами, столкнуться с неоднородностью экспозиции относительно выдержки. Калибровка каждого центрального лепесткового затвора может различаться, а с течением времени могут слегка изменяться свойства каждого затвора. В итоге, одному и тому же числу, например, «1/125 секунды», выбираемому мной с помощью драйвера электронного лепесткового затвора или элементов управления фотоаппарата, или специальных рычажков на корпусе механического затвора, будет фактически соответствовать разное эффективное время экспонирования.
Тем не менее, в современных цифровых фотосистемах со сменными объективами, залинзовый затвор в отличие от центрального применяется лишь в некоторых фотоаппаратах большого формата. При этом, наикратчайшая выдержка у таких затворов не короче 1/125 секунды. Потому что в соответствии с принципом, который я указал и раскрыл в конце предыдущей статьи, для одного и того же объектива залинзовый затвор должен иметь больший по диаметру проём, чем центральный затвор.
Также, для многих фотоаппаратов большого формата производятся объективы, состоящие из двух частей (на англ. barrel lens). Одна (передняя) часть объектива присоединяется к затвору с одной стороны, другая (задняя) часть присоединяется к затвору с другой его стороны. Свободный конец задней части объектива прикрепляется к камере. Здесь затвор по факту является центральным. При этом, благодаря модульности у фотографа появляется возможность приобрести один-два затвора и несколько составных объективов и в нужный момент собирать фотосистемы с желаемыми параметрами. Конструктор такой получается. На сборку-разборку требуются время и определённые условия: отсутствие пыли, влаги и так далее. Поэтому съёмка с помощью крупноформатного фотоаппарата – та, про которую говорят: «с чувством, с тактом, с расстановкой». Результат может быть соответствующим. Впечатляющим.
В собранной конструкции затвор является, по факту, центральным. Если это так, то где располагается диафрагма? Чаще всего, она находится внутри корпуса затвора. Большинство современных электронных и механических лепестковых затворов, выпускаемых в отдельном корпусе, содержат помимо управляющих механизмов две группы лепестков, одна из которых используется диафрагмой. На корпусе механических затворов рядом со шкалой выдержек наносится шкала значений диафрагмы и выводится привод, например, рычажок, с помощью которого фотограф может изменять диаметр отверстия, образуемого лепестками диафрагмы. В электронных затворах, выпускаемых в отдельном корпусе, выдержка и значение диафрагмы устанавливаются с помощью драйвера (контроллера) затвора.
«Родство» лепесткового затвора и диафрагмы настолько близкое, что у конструкторов естественно возникало желание совместить два устройства в одном: один и тот же набор лепестков как преграждал бы путь световым лучам, так и формировал бы световой пучок. Тем не менее, из-за перегрузок, которые испытывают лепестки, от реализации такого желания впоследствии отказались. В съёмке с короткими выдержками затвор-диафрагма вёл себя нестабильно: не мог обеспечить отверстие строго определённого диаметра с каждым спуском затвора. А повышение стабильности приводило к удлинению наикратчайшей выдержки. Поэтому лепестковый затвор несмотря на альтернативное название «диафрагменный» остаётся в настоящее время отдельным устройством: имеет «свои» лепестки – которое в некоторых конструкциях, как я показал выше, тесно «соседствуют» со своим «родственником».
Тем не менее, в октябре 1980 года немецкий производитель затворов – компания Prontor-Werk Alfred Gauthier GmbH – запатентовала1 конструкцию, в котором лепестки диафрагмы, выполняя помимо своей основной роли, «затворяли» световой поток. То есть, после спуска затвора, лепестки диафрагмы занимали положение в соответствии со значением диафрагмы. Затем лепестки затвора открывали последний, переходя из состояния «А» в состояние «В» (см. рис. 1 в статье «Основы фотографии # 5.4») и останавливались. Закрытие затвора производили лепестки диафрагмы. Такая конструкция позволяла по заявлению разработчиков достичь наикратчайшей выдержки равной 1/500 секунды. Для перемещения обоих наборов лепестков применялись только электромагниты.
Сделаю обобщение о положении затворов в фотосистеме.
Центральный затвор вовсе не должен быть лепестковым, а фокальный – шторно-щелевым. Каждый тип затвора, буквально, постепенно прошёл все эволюционные этапы и, в итоге, занял наиболее оптимальное место в фотосистеме. Так, шторно-щелевой затвор «закрепился» вблизи фокальной плоскости, другими словами, вблизи плоскости светочувствительного слоя, а лепестковый затвор – внутри объектива, в пространстве между линзами, в непосредственной близости к диафрагме. При этом, лепестковый затвор оказался более «мобильным»: как я отметил ранее, в современных фотосистемах он встречается не только внутри объектива, но непосредственно за ним.
Лепестковый затвор в отличие от шторно-щелевого, обычно, не устанавливается вблизи фокальной плоскости. Как я покажу далее, вблизи диафрагмы пучок световых лучей, который позже, выйдя из объектива через его заднюю линзу, сформирует на поверхности светочувствительного слоя изображение, остаётся достаточно узким. В то время как вблизи фокальной плоскости пучок шире. Таким образом, если установить лепестковый затвор вблизи светочувствительного слоя, проём и, как следствие, габариты затвора увеличатся2. В результате, длина наикратчайшей выдержки, обеспечиваемой затвором, вырастет.
И наоборот, производители едва ли реализуют в современной фототехнике шторно-щелевой затвор внутри объектива. Если снабдить последний шторно-щелевым затвором, эффективность последнего бы снизилась. С её снижением уменьшилось бы количество света, проходящее за один и тот же временной промежуток сквозь затвор. Она связана с расстоянием от шторно-щелевого затвора до плоскости светочувствительного слоя: чем оно меньше, тем выше эффективность затвора. В современных фотоаппаратах эффективность шторно-щелевых затворов, в частности, благодаря их «фокальному» расположению, приближается к 100%.
Приведу замечание о классификации лепестковых затворов по размерам.
В настоящее время она применяется в крупноформатной фотографии, то есть в съёмке с помощью камер большого формата. В зависимости от максимального диаметра светового потока, который может целиком, без искажения, пропустить сквозь себя лепестковый затвор, последний относится к одному из семи размеров: 00-ому, 0-ому, 1-ому, 2-ому, 3-ему, 4-ому и 5-ому. Другими словами, диаметр отверстия затвора определяет размеров последнего. В настоящее время выпускаются и применяются, обычно, три размера: 0-ой – диаметр проёма равен 24 миллиметрам, наикратчайшая выдержка не короче 1/500 секунды, 1-ый размер – 30 миллиметров, 1/400 секунды, 3-ий размер – 45 миллиметров, 1/125 секунды 3.
В фотографии среднего формата, обычно, используются затворы меньших размеров. Например, диаметр проёма может быть равным 20 или 28 миллиметрам. При этом, размер затвора не указывается. Потому что последний встраивается в объектив и становится его неотделимой компонентой. Здесь на практике диаметр проёма имеет малое значение, ведь пользователь не сможет установить затвор в другом объективе. Инженеры уже позаботились о том, чтобы отверстие было подходящего диаметра. Обычно, к маркировке объективов, предназначенных для съёмки с помощью камер среднего формата, добавляется обозначение, например, аббревиатура CF (от англ. central shutter – «центральный затвор»), свидетельствующая о том, что внутрь объектива установлен лепестковый центральный затвор.
В завершение описания второго фактора, оказывающего влияние на длительность наикратчайшей выдержки лепесткового затвора, сделаю замечание о том, что происходит, когда размер затвора – диаметр проёма – меньше, чем диаметр светового пучка.
Приведу пример, демонстрирующий, как неправильно подобранный по размеру лепестковый затвор влияет на создаваемое объективом оптическое изображение. Вначале введу вспомогательную аналогию-ассоциацию.
Представьте воронку. У неё есть самая узкая часть, назову её началом, и самая широкая часть, назову её концом. Пучок световых лучей, выходящих из любого объектива и формирующих оптическое изображение на светочувствительном слое, напоминает по форме воронку. Последняя начинается, условно, внутри объектива и заканчивается оптическим изображением, сформированным на поверхности светочувствительного слоя. Максимальная ширина световой «воронки» – диаметр такого изображения.
В зависимости от свойств объектива световая «воронка» может расширяться с разной «скоростью». Если «воронка» расширяется «быстро», то это означает, что максимальная ширина «воронки» большая. Другими словами, некоторые световые лучи выходят из объектива и направляются в сторону светочувствительного слоя под некоторым углом к оптической оси объектива. Если угол наклона большой, то световые лучи образуют на поверхности светочувствительного слоя большее по диаметру оптическое изображение.
Пусть в фотоаппарате, который я использую, установлен лепестковый затвор с узким отверстием. Я присоединил к камере объектив, у которого некоторые световые лучи отклоняются от оптической оси объектива на большой угол. Другими словами, световая «воронка» расширяется «быстро».
В итоге, световые лучи, которые участвуют в формировании краёв изображения, не могут пройти сквозь узкое отверстие, в то время как световые лучи, распространяющиеся под острым углом к оптической оси объектива, беспрепятственно проникают сквозь проём затвора. Как следствие, сформированное объективом изображение получится виньетированным – «обрезанным по краям» или с уменьшающейся яркостью к краям. На фотографии виньетирование может проявляться как плавное затемнение краёв снимка по всему периметру. При этом, описанный эффект усиливается по мере отдаления лепесткового завтора от объектива, точнее, от места расположения диафрагмы. Ведь, «воронка» расширяется – сечение «воронки» увеличивается в диаметре – по мере удаления световых лучей от диафрагмы к светочувствительному слою. Как следствие, больше световых лучей, вышедших под большим углом к оптической оси объектива, отсечёт затвор.
Если диаметр проёма и положение затвора относительно объектива значительно не соответствуют оптической схеме и параметрам последнего, виньетирование может быть настолько сильным, что края изображения превратятся в «чёрную массу». Подобный эффект Вы можете наблюдать, в частности, когда установите объектив, предназначенный для фотоаппаратов с уменьшенным светочувствительным сенсором малого формата, на полнокадровую камеру (см. рис. 14) в статье «Основы фотографии # 4.5»).
Третий фактор, который я рассмотрю следующим, тесно связан с диаметром проёма лепесткового затвора. В описании второго фактора я показал, как, в свою очередь, диаметр отверстия влияет на длительность наикратчайшей выдержки. Поэтому здесь буду приводить лишь новые закономерности.
Независимо друг от друга справедливы два утверждения. Чем выше светосила объектива, тем большим должен быть диаметр проёма затвора. Чем шире световой пучок, «выходящий» из задней линзы объектива в сторону светочувствительного слоя или, другими словами, чем больше максимальный диаметр оптического изображения, формируемого объективом на светочувствительном слое, тем большим должен быть диаметр проёма затвора.
Таким образом, съёмка со светосильными и\или длиннофокусными телеобъективами предполагает применение лепесткового затвора большего размера, чем для объективов, не попадающих под указанные категории.
Световой пучок имеет различный средний диаметр у различных объективов. Объективы с большой светосилой создают световые пучки более широкие, чем объективы с меньшей светосилой. Из определения светосилы следует: чем больше светосила объектива, тем больше максимальный диаметр отверстия, образованного лепестками диафрагмы и, как следствие, тем шире должен быть проём лепесткового затвора.
Длиннофокусные объективы, которые из-за особенностей своей оптической схемы называют телеобъективами, обычно, на «входе» имеют гораздо более узкий пучок света, чем на «выходе». Словами аналогии-ассоциации, приведённой выше: световая «воронка» у телеобъективов расширяется «быстро». Поэтому, во избежание излишнего виньетирования оптического изображения, диаметр отверстия затвора должен быть достаточно большим. Например, компания Victor Hasselblad AB – производитель фотосистем
среднего формата – в ретрофокусные широугольные4 и несветосильные объективы устанавливает центральные затворы с диаметром проёма равным 20 миллиметрам, а длиннофокусные теле- и светосильные объективы оснащает аналогичными по конструкции затворами, имеющими отверстия диаметром равным 28 мм.
Завершая рассмотрение четвёртой особенности, сделаю её резюме.
В настоящее время наикратчайшая выдержка, обеспечиваемая лепестковым затвором, равна 1/1600 секунды.
На длину наикратчайшей выдержки влияют несколько факторов, суть которых выражу в двух независимых закономерностях. Чем выше скорость перемещения лепестков, тем короче может быть наикратчайшая выдержка. Чем меньше диаметр проёма лепесткового затвора, тем короче может быть наикратчайшая выдержка. Выполнение закономерностей ограничено. Прочность лепестков определяет максимальную скорость их перемещения, прочность конечна. Виньетирование и его сила обуславливают минимальный диаметр отверстия затвора относительно конкретного расположения последнего внутри фотосистемы и параметров объектива. Так, светосильные и телеобъективы требует применения лепестковых затворов большего размера, чем объективы, относящиеся к остальным категориям.
Наиболее выгодное положение лепесткового объектива относительно фотосистемы – в непосредственной близости к диафрагме, за её лепестками. Чаще всего, лепестковые затворы, выпускаемые в отдельном корпусе, содержат диафрагму и элементы управления диаметром отверстия, образуемого её лепестками.
Применение центральных лепестковых затворов повышает расходы фотографа на приобретение и\или аренду оборудования. Чтобы снизить себестоимость фотосистемы инженеры-разработчики реализовывают в последней залинзовый лепестковый затвор или центральный затвор, присоединяемый к составным объективам. Диаметр отверстия залинзового затвора, обычно, больше диаметра отверстия центрального затвора.
Чем больше диаметр отверстия лепесткового затвора, тем выше стоимость последнего. Так, затвор 0-ого размера более чем в полтора раза дешевле затвора 1-ого размера, а затвор 1-ого размер почти вдвое дешевле затвора 3-его размера.
Современные – выпускаемые в настоящее время – затворы бывают электронными и механическими. Электронные затворы, обычно, более «быстрые», чем механические. Последние обеспечивают наикратчайшую выдержку в пределах 1/25 - 1/500 секунды. Механические затворы автономны, электронные затворы энергозависимы и требуют «интеллектуального» управления. Последнее осуществляется либо с помощью цифрового фотоаппарата, к которому подсоединён объектив с центральным электронным затвором, либо отдельным устройством – контроллером затвора. Чаще всего, драйвер затвора применяется в съёмке с помощью карданных камер среднего и большого форматов с установленным цифровым задником или «аналоговым задником» – держателем плёночных светочувствительных материалов.
Наконец, рассмотрю пятую особенность лепесткового затвора. Она может играть роль в предметной и пейзажной фотографии, а также в макросъёмке.
Лепестковый затвор функционирует тише и производит меньшие вибрации в отличие от шторно-щелевого затвора. Как следствие, чёткость изображения, созданного с помощью надёжно закреплённой фотосистемы, в которой применяется лепестковый затвор, может быть выше чёткости изображения, полученного с помощью неподвижной камеры, в которой задействуется шторно-щелевой затвор.
В предыдущей статье я описал эффект «размывания от движения». Он может возникать не только в случае, когда снимаемые объекты перемещаются в кадре во время экспонирования, но и в случае, когда двигается сама фотосистема.
Если фотограф снимает «с рук» – держит камеру руками во время экспонирования – то, как бы крепко он не старался её удерживать, в съёмке с определённой, достаточно длинной, выдержкой чёткость полученного изображения будет ниже, чем в съёмке с помощью неподвижно закреплённого фотоаппарата. При условии, что фотограф не касается фотосистемы во время съёмки.
Даже если фотограф выполнил последнее условие, вибрации – мельчайшие, незаметные глазом, перемещения камеры – возникают во время поднятия-опускания зеркала (если фотоаппарат является зеркальным) и во время открывания-закрывания затвора. Вибрации фотосистемы, вызванные движением зеркала, можно полностью нейтрализовать. Я расскажу далее в настоящей части «основ», как это сделать.
Тем не менее, вибрации фотосистемы, причиной которых является функционирование затвора, будут оказывать влияние на чёткость изображения. Справедлива следующая закономерность. Чем меньше масса подвижных частей затвора, тем меньше вибрации. Обычно, масса лепестков меньше массы шторок, составленных из ламелей. Поэтому вибрации, возникающие во время открытия и закрытия лепесткового затвора меньше, вибраций, которые создают перемещающиеся ламели шторно-щелевого затвора.
Отмечу, что разница в чёткости изображения, обусловленной типом применяемого затвора, в может быть малозначимой или едва заметной. Потому что на чёткость изображения помимо эффекта «размывания от движения» могут влиять другие факторы, в частности, оптические свойства объектива, точность наведения снимаемых объектов на резкость и глубина резко изображаемого пространства. К тому же, в зависимости от масштаба и формата итогового изображения, расстояния просмотра и носителя (монитор или отпечаток), одно и то же проявление эффекта «размывания от движения» может быть как заметным, так и малозаметным для зрителя. Также, в тех видах фотографии, в которых чёткость является незначительным свойством, выигрыш в последней едва ли будет необходим.
Далее опишу область применения лепестковых затворов, обозначу основных производителей современных конструкций и возможности последних. Завершу рассмотрение лепесткового затвора описанием того, как он функционирует во времени относительно работы остальных механизмов фотосистемы, и подведением итога.
Примечание:
1 Патент US4227792. Находится в открытом доступе на английском языке. Обратно к тексту.
2 Например, для светочувствительного сенсора малого формата диаметр отверстия лепесткового затвора, установленного вблизи фокальной плоскости, должен был бы равняться примерно 43 миллиметрам. Наикратчайшая выдержка, при этом, составляла бы 1/25 - 1/60 секунды. Дополнительно, габарит – диаметр корпуса – соответствующего затвора был бы равным 95 миллиметрам, что в сравнение с высотой и шириной корпуса шторно-щелевого затвора, равными примерно 65 и 70 миллиметрам, соответственно, больше минимум на 25%. Как следствие, понадобился бы более вместительный корпус фотоаппарата. Обратно у тексту.
3 Приведённый в миллиметрах диаметр проёма в спецификациях к затворам может обозначать максимальный диаметр отверстия, образованного лепестками диафрагмы (на англ. maximum opening). Последняя, как правило, устанавливается в корпус лепесткового затвора, предназначенного для применения с фотосистемами большого формата. У центрального затвора диаметр проёма и максимальный диаметр отверстия, образованного лепестками диафрагмы, обычно, одинаковы. Потому что лепестки затвора находятся в непосредственной близости к лепесткам диафрагмы, и диаметр светового потока определяется отверстием, образованным лепестками диафрагмы. Обратно к тексту.
4 Современные широкоугольные объективы, используемые совместно с зеркальными фотоаппаратами малого и среднего форматов, чаще всего, по типу световой схемы являются ретрофокусными. На языке «толщины светового пучка» это означает, что световой пучок на «входе» в объектив шире, чем «на выходе» из объектива. В объективах, будь то широкоугольных, стандартных значений фокусного расстояния или длиннофокусных, с симметричной оптической схемой диаметр «входящего» и «исходящего» пучков совпадает. Соответственно, у «обычного» широкоугольного объектива световая «воронка» расширяется «быстро» из-за больших углов поля зрения, а у «обычного» длиннофокусного объектива – «медленно» вследствие малых углов поля зрения. Если термины «фокусное расстояние», «длиннофокусный объектив», «широкоугольный объектив», «углы поля зрения объектива» вызывают у Вас затруднения, обратитесь ко второй части «основ», посвящённой объективам. Обратно к тексту.
Доводилось ли вам использовать свою камеру с объективами от стороннего производителя? Предполагаю, что большинство ответит да. Причина этого в том, что на рынке есть много...
Читать дальше →Фотоаппарат – восхитительный инструмент. Просто поразительно как одним щелчком затвора можно остановить текущий миг и сохранить его на будущее. Принцип работы фотоаппарата...
Читать дальше →У каждой семьи есть своя история, а у каждой истории есть свои фотографии: старые цветные распечатки, винтажные черно-белые фотокарточки, негативы и пленки.
Читать дальше →Фотография – мощный инструмент визуальной коммуникации. Объектив в какой-то мере можно считать вашим третьим глазом, который позволяет поделиться с миром тем, что видите вы...
Читать дальше →Мир современной пейзажной фотографии весьма сложный. Кажется, будто достаточно иметь камеру, несколько объективов, штатив, фильтры, карту и отличную идею в голове, но в реальности все...
Читать дальше →Существует миф, будто фотографы разделяются на две категории – те, для кого это просто хобби и профессионалы, которые зарабатывают деньги. На самом деле многие находятся в...
Читать дальше →Окно закроется автоматически через 3 секунды
Марк, здравствуйте. Не могу понять вот что: в тексте статьи вы пишете "световая «воронка» у телеобъективов расширяется «быстро», а затем в примечаниях "а у «обычного» длиннофокусного объектива – «медленно» вследствие малых углов поля зрения". Ведь телеобъективы являются длиннофокусными, почему такое противоречие, может я что-то не правильно понимаю? Объясните, пожалуйста
Любаня, здравствуйте. Спасибо за Ваш вопрос. Несмотря на большое фокусное расстояние телеобъективы и "обычные" длиннофокусные объективы устроены по-разному, поэтому и "световая воронка" ведёт себя по-разному, точнее, противоположно.
Большинство современных длиннофокусных объективов являются телеобъективами. Оптическая схема телеобъектива позволяет использовать их с достаточно компактными фотоаппаратами: там, где мало расстояние между задней линзой объектива и поверхностью светочувствительного слоя. "Обычный" длиннофокусный объектив пришлось бы располагать дальше от фотоаппарата, чтобы получить чёткое изображение. Почему так?
Расстояние между оптическим центром и фокусом равно фокусному расстоянию, например, 200 мм. Оптический центр традиционного длиннофокусного объектива находится внутри объектива. Чтобы использовать объектив со светочувствительным слоем, размер которого равен 36 х 24 мм, объектив пришлось бы делать длинным, как следствие, дорогим и тяжёлым. В телеобъективе оптический центр объектива находится перед передней линзой или внутри объектива, но вблизи передней линзы. Поэтому такие объективы меньше по размеру и ими удобно пользоваться.
Если говорить на языке оптики, то у телеобъективов переднее фокусное расстояние больше, чем заднее фокусное расстояние. У традиционных длиннофокусных объективов заднее и переднее фокусные расстояния равны.
Марк, спасибо! Теперь все встало на свои места!
Любаня, пожалуйста! Я рад.
Если Вам понадобятся подробности и наглядная схема, здесь Вы можете найти и то, и другое: http://graphics.stanford.edu/ courses/cs178-12/ applets/zoom.html (уберите пробелы) Статья на английском языке.
Спасибо
Спасибо, а для меня это ново и интересно.
У меня кажется был такой на Москва-2 и Москва-5, взводился рычажком на объективе.
Спасибо, но для меня это уже давно пройденный этап