Фотографический затвор представляет собой механизм, при помощи которого осуществляется регулирование выдержки или дозирование количества света, проходящего через объектив к светочувствительному слою во время фотографической съемки.
Главное назначение фотографических затворов состоит в автоматическом отмеривании коротких выдержек - от одной секунды и короче. Механизм позволяет, кроме того, производить отмеривание выдержки от руки, а некоторые снабжены устройством, позволяющим оставить объектив открытым на любое длительное время.
Основными характеристиками фотографического затвора являются:
- 1) число и диапазон выдержек;
- 2) степень точности действия;
- З) коэффициент полезного действия (КПД).
Простейшие затворы автоматически отмеряют одну "моментальную" выдержку порядка 1/25-1/30 сек. Более сложные и совершенные отмеряют до 10 различных выдержек в диапазоне от 1 до 1/1500 сек.
Степень точности действия у различных затворов неодинакова. Во всяком случае, на выдержках порядка 1-1/2 сек. отклонения не должны превышать 20% от номинальных выдержек, обозначенных на регуляторе затвора; при выдержках от 1/5 до 1/50 сек. допустимы отклонения не более чем на 25%, а при выдержках от 1/100 до 1/1500 сек. - не более чем на 30%.
КПД затворного механизма определяется в зависимости от расположения в фотоаппарате.
Для управления затворным механизмом последний снабжается различными деталями, расположенными снаружи. Обязательными являются следующие детали управления: спусковое устройство (обычно спусковой рычаг), с помощью которого механика приводится в действие, и регулятор, позволяющий регулировать действие кинематики. Встречаются и другие детали управления: заводное устройство (обычно рычаг или вращающаяся головка), с помощью которого затвор перед съемкой заводится, дополнительные регуляторы и т. д. Все затворы, кроме того, имеют гнездо для установки гибкого спускового тросика.
Для регулирования действия затвора на регулятор его наносят условные обозначения.
Буква "Д" обозначает длительную выдержку. При установке регулятора на это деление затвор при первом нажатии на спусковое устройство открывается и остается в таком положении до вторичного нажатия, после которого закрывается.
Буква "В" условно обозначает короткую выдержку. При установке на это деление затвор при нажатии на спусковое устройство открывается, а с освобождением рычага закрывается.
Буква "М" обозначает моментальную выдержку. Большинство современных затворов автоматически отмеряет не одну, а несколько моментальных выдержек, поэтому вместо буквы М на регулятор наносится ряд цифр, обозначающих продолжительность выдержки в долях секунды. Так, цифра 1 означает целую секунду, 2 - полсекунды, 25 - одну двадцать пятую секунды и т. д.
Ранее действовавшим ГОСТом 3268-46 был установлен следующий стандартный ряд автоматически отмеряемых выдержек (в секундах): 1, 1/2, 1/5, 1/10, 1/25, 1/50, 1/100, 1/250, 1/500, 1/1000 и допускалось использование следующих числовых значений: 1/8, 1/20, 1/75, 1/125, 1/150, 1/175, 1/200, 1/300, 1/400. 1/750, 1/1250, 1/1500, 1/2000.
Более поздним ГОСТом 3268-57 определяется следующий ряд выдержек (в секундах): 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/15, 1/30, 1/60, 1/125, 1/250, 1/500, 1/1000, которые обязательны для фотокамер, подготовляемых к выпуску. Новым ГОСТом оговорено, что наименьшая выдержка может выходить из указанного стандартного ряда.
Фотографические затворы разделяются на две, принципиально различные группы: центральные и шторно-щелевые.
Центральные затворы составляют как бы одно целое с объективом и служат для него оправой. Самое название указывает на основной конструктивный признак. Они открывают отверстие объектива от центра к краям, а затем закрывают его в обратном направлении - от краев к центру. Вследствие этого экспонирование фотопластинки или пленки происходит по всей поверхности слоя одновременно.
В центральных затворах доступ света к поверхности фотопластинки или пленки не происходит мгновенно, а совершается хотя и очень быстро, но постепенно. Так же совершается и перекрывание лучей света в конце выдержки. Таким образом, работа затвора во времени состоит из трех фаз: первая - фаза открывания; вторая фаза полного открытия; третья - фаза закрывания.
КПД центрального затвора определяется отношением количества лучистой энергии, прошедшей сквозь отверстие затвора за время действия последнего, к количеству лучистой энергии, которое прошло бы за тот же промежуток времени сквозь наибольшее отверстие, и определяется по формуле: Коэффициент полезного действия автоматических центральных затворов в среднем составляет 50-55%, заводных - 60-80 % .
Заслоняющими свет частями служат тонкие металлические створки (ламели), количество которых в различных затворах неодинаково (две, три, пять).
Эти затворы имеют обычно форму плоской круглой коробки (корпуса), внутри которой размещен механизм затвора.
На иллюстрации:
- вверху - схема действия центральных затворов: 1 - двух створчатого, 2 - трехстворчатого;
- внизу слева - устройство центрального затвора: 1 - заводной рычаг, 2 - спусковой рычаг, 3 - кольцо-регулятор, 4 - кнопка автоспуска, 5 - синхроконтакт;
- внизу справа - схема действия шторно-щелевого затвора: 1 - шторка, 2 - пленка, 3 - щель, 4 - холостой валик, 5 - рабочий валик.
Различают две группы центральных затворов: самовзводные и заводные. Первые приводятся в действие нажатием на спусковое устройство; вторые требуют предварительного завода.
Различные модели центральных затворов отмеряют различное число моментальных выдержек. Простейшие из них отмеряют три моментальные выдержки; у более совершенных моделей число различных моментальных выдержек достигает восьми.
Шторно-щелевые затворы, называемые иногда просто щелевыми, составляют вторую группу, отличающуюся от первой тем, что они располагаются непосредственно перед фотопластинкой или пленкой. Заслоняющей свет деталью является светонепроницаемая шторка со щелью.
Схема устройства и принцип действия шторно-щелевого затвора приведены на иллюстрации. Устройство состоит из двух полых валиков и светонепроницаемой шторки со щелью. Перед съемкой шторка навертывается на один из валиков (он называется холостым) и удерживается в таком положении стопорным устройством. В момент спуска затвора шторка освобождается и под действием пружины (обычно многовитковой, находящейся внутри второго валика) с большой скоростью перематывается на второй валик, называемый рабочим. При этом щель, проскакивая перед фотопленкой, постепенно обнажает поверхность пленки от одного конца кадра к другому. Свет, идущий из объектива, проходя через щель, освещает пленку.
Скорость действия шторно-щелевых затворов регулируется скоростью движения шторки и шириной щели. Предельная скорость действия достигает тысячных долей секунды.
Конструктивно шторно-щелевые затворы бывают различными. В них применяются не только матерчатые, но и металлические шторки.
Как видно из описания, все шторно-щелевые затворы требуют предварительного завода, т.е. перематывания шторки с рабочего валика на холостой. Для того чтобы шторка во время этой операции не пропускала света, она изготовляется из двух частей, образующих своими краями щель. Края эти при заводе плотно смыкаются и не пропускают света, что позволяет взводить затвор, не закрывая объектива крышкой.
Изменение ширины щели достигается регулировочным устройством, а скорость движения - тормозным механизмом, замедляющим вращение рабочего валика.
Коэффициент полезного действия у шторно-щелевых затворов достаточно велик и в некоторых моделях достигает 95%.
Недостатком шторно-щелевых затворов является искажение контуров, наблюдающееся при съемке быстро двигающихся объектов. Последнее объясняется тем, что поверхность фотоматериала экспонируется не одновременно, а последовательно, отдельными участками. При прочих равных условиях эти искажения тем больше, чем больше выдержка, чем меньше скорость перемещения шторки и чем больше фокусное расстояние объектива.
Затворы с шелковой шторкой в значительной степени подвержены влиянию низких температур и при съемках на морозе часто отказывают в работе. Менее подвержены этому затворы с металлической шторкой, однако при низкой температуре они работают медленнее, что следует иметь в виду при съемке зимой на открытом воздухе.
Многие как центральные, так и шторно-щелевые затворы снабжены автоспуском - механизмом, автоматически приводящим затвор в действие через определенный промежуток времени (обычно через 12-15 сек.) и предназначенным, главным образом, для самосъемки. Действие автоспуска состоит в том, что его механизм в течение 12-15 сек. работает вхолостую, после чего приводит затвор в действие. Затвор при этом срабатывает с той выдержкой, на которую он установлен. При установке же затвора на «В» выдержка в различных имеет неодинаковую продолжительность, которая обычно указывается в руководстве, приложенном к фотоаппарату.
Автоспуски бывают также в виде отдельных приборов.
В связи с внедрением в широкую практику осветительных импульсных ламп и ламп-вспышек: все современные затворы снабжаются синхроконтактом, вмонтированы в механизм затвора и замыкающим электрическую цепь лампы в момент полного открытия. При этом для съемки с лампами-вспышками, которые, в отличие от импульсных ламп, обладают некоторой инерцией, т. е. несколько замедленным действием, синхроконтакт снабжается специальным упреждающим устройством, замыкающим электрическую цепь лампы-вспышки несколько раньше, чем затвор полностью раскрывается. Такое устройство, позволяющее в известных пределах регулировать время упреждения, называется синхрорегулятором. В некоторых затворах имеются два самостоятельных синхроконтакта: один - для импульсных ламп, другой - для ламп-вспышек.
Существенная особенность центральных затворов состоит в возможности пользования синхроконтактом при любой скорости действия. При этом шторно-щелевые допускают применение импульсных ламп только при выдержке, не меньшей чем 1/25 сек., так как при более коротких выдержках щель затвора не полностью обнажает кадровое очко аппарата и часть пленки остается не экспонированной.
Во всех шторно-щелевых и в некоторых центральных затворах заводное устройство связано с лентопротяжным механизмом, так что затвор не может быть приведен в действие прежде, чем не будет переведена пленка. Подобное устройство, называемое блокирующим или просто блокировкой, исключает возможность повторной съемки на одном кадре пленки.
Заводное устройство затвора, а в некоторых фотоаппаратах лентопротяжный механизм, в свою очередь, связаны со счетчиком кадров, и при каждом переводе пленки счетчик автоматически перемещается на одно деление.