8 марта 2013 г. Эволюция затворов (часть 1)

В последнее десятилетие наблюдалось значительное усовершенствование зеркальных камер. «Прыгающая» диафрагма, зеркало постоянного визирования, измерение света через объектив, высокоскоростной и точный шторный затвор с электронным управлением стали неотъемлемой частью современного зеркального фотоаппарата.

На этом фоне дальномерные фотокамеры долгое время оставались в тени, поскольку появившиеся в них новинки (быстрая зарядка пленки, сенсорный — чувствительный — спуск, одноразовые лампы-вспышки — «кубики» и т.д.) в равной степени относились и к зеркальным фотокамерам. Однако последнее усовершенствование — автоматическое включение лампы-вспышки при недостаточной освещенности — существенно повысило их класс. Этим качеством дальномерная фотокамера обязана затвору-диафрагме с электронной схемой управления экспозицией.

Затворы-диафрагмы — особая группа фотографических затворов, у которых функции затвора и диафрагмы объединены в одном механизме с регулированием величины и длительности открытия светового отверстия (лепестками специальной формы). В простых затворах, имеющих малый световой диаметр, обычно используются два лепестка. Они открывают световое отверстие в виде «кошачьего глаза». Более совершенные затворы имеют, как правило, пять лепестков. Их форма выбрана таким образом, что при различной величине перекрытия светового отверстия они образуют фигуру, близкую к кругу.

Первые неавтоматические затворы-диафрагмы применялись для обеспечения максимальной простоты конструкции. Примером может служить двухлепестковый затвор-диафрагма в фотоаппарате «Фотон». Он отрабатывает выдержки 1/125, 1/30 сек. и «В» при изменении относительного отверстия от 1:4,8 до 1:22. Величины выдержки и диафрагмы устанавливаются вручную, поворотом колец. Внутренняя часть кольца диафрагм имеет специальный профиль, ограничивающий поворот лепестков. Кольцо выдержек управляет анкерным регулятором.

Впервые затвор-диафрагма обратил на себя внимание, когда в японской камере «Минолта В-2» была достигнута кратчайшая выдержка — 1/2000 сек. Однако это не явилось большим техническим достижением, поскольку невозможно было полностью использовать светосилу объектива. Лепестки затвора, открыв световое отверстие до относительной величины 1:8, тут же вновь его закрывали. С другой стороны, получение коротких выдержек за счет неполного открытия светового отверстия позволило применять более слабые пружины, что существенно снижает шум при работе затвора и повышает долговечность механизма. Использование лепестков затвора в качестве диафрагмы налагает жесткие ограничения в размещении их относительно объектива. Лепестки располагают в плоскости апертурной диафрагмы между линзами или за линзами при специальной конструкции объектива.

Работа затворов-диафрагм хорошо согласуется с однопрограммными автоматическими фотокамерами. Примером может служить затвор фотоаппарата «Микрон» (см. «Советское фото», 1968, № 1, стр. 36). При работе в автоматическом режиме затворы-диафрагмы позволяют перекрывать более 12 значений шкалы экспозиционных чисел, в обычных затворах при выборе одного из экспозиционных параметров и автоматическом регулировании другого — только 6. Применение электронных схем управления экспозицией способствовало развитию и усовершенствованию затворов-диафрагм. Эти схемы обеспечивают длительные выдержки при полностью открытом световом отверстии с высокой точностью и резко увеличивают диапазон отрабатываемых световых чисел. Кроме того, отсутствие необходимости в предварительной установке диафрагмы упрощает устройство введения экспозиционных параметров.

Электронные схемы используются для определения момента прекращения экспонирования, а функцию временного устройства выполняет дополнительный анкерный регулятор.

Рассмотрим затвор-диафрагму в японской камере «Сейко ИС» с электронной схемой управления экспозицией, который применяется в ряде дальномерных камер (рис. 1). Пять лепестков приводного устройства движутся под действием поводкового кольца с собственной пружиной. Открывание светового отверстия осуществляется замедленно, поскольку приводной рычаг взаимодействует с тормозным устройством. Закрывается световое отверстие по сигналу от электронной схемы выдержек, при срабатывании исполнительного устройства.

Рис. 1. Схема затвора-диафрагмы «Сейко ИС».

В зависимости от условий освещенности электронная схема подает напряжение на магнит исполнительного устройства, который освобождает рычаг, возвращающий поводковое кольцо в исходное положение. Затвор срабатывает при нажатии на спусковую кнопку, когда на спусковой электромагнит подается напряжение от источника питания. Затвор работает по жёсткой программе. При максимальной освещённости отрабатывается кратчайшая выдержка — 1/250 сек. при минимальном раскрытии лепестков (значение диафрагмы f=22). Полностью световое отверстие открывается за 1/30 сек. Более длительные выдержки также осуществляются при полном открытии светового отверстия, как показано на рис. 2. При этом автоматически включается сигнальная лампа, свидетельствующая о невозможности съёмки с рук или необходимости применения штатива. Эта же лампа используется в схеме для контроля напряжения источника питания. В описанной схеме механический замедлитель обеспечивает заданный режим открывания светового отверстия, а момент начала закрывания светового отверстия определяется схемой автоматики. Механизм затвора-диафрагмы требует тщательного и точного исполнения, поскольку все ошибки сказываются на значениях и диафрагмы, и выдержки.

Рис. 2. Диаграмма работы затвора «Сейко ИС».

Наиболее совершенной моделью затвора-диафрагмы является «Сейко ИСФ». Это междулинзовый программный автоматический затвор с электронным управлением. Его отличительная особенность — возможность автоматического подключения лампы-вспышки, что определяется условиями освещённости, и автоматическая установка диафрагмы в зависимости от светового числа лампы-вспышки и расстояния до объекта.

Пять лепестков приводятся в движение с помощью приводного кольца, имеющего собственную пружину (рис. 3). Открывается световое отверстие замедленно, поскольку приводной рычаг, как и в предыдущем случае, связан с анкерным тормозником. Взвод и спуск затвора автоматический, при движении спускового рычага. Момент окончания экспонирования определяется электронной схемой с исполнительным электромагнитом.

Рис. 3. Схема затвора-диафрагмы «Сейко ИСФ».

Характерным для работы этого затвора-диафрагмы является взаимодействие управляющего кулачка с рычагом включения лампы-вспышки, в зависимости от характера работы электронной схемы. При этом возможны два случая.

Когда освещенность объекта больше экспозиционного числа 8, что соответствует выдержке короче 1/30 сек, сопротивление фоторезистора меньше эталонного сопротивления. Это вызывает срабатывание блока выдержек электронной схемы и обесточивание электромагнита. После нажатия на спусковую кнопку якорь освобождает управляющий кулачок, позволяя ему повернуться на некоторый угол, необходимый для освобождения рычага А. Одновременно с этим гаснет индикаторная лампочка, что свидетельствует о возможности съемки с рук. Движение рычага А вызывает разворот рычага Б и исключает возможность рабочего оседания рычага включения лампы-вспышки. При дальнейшем повороте управляющего кулачка якорь вновь поднимается к электромагниту, на который подается напряжение. Подготовительные операции перед экспонированием на этом заканчиваются.

Затем освобождается тормозник и открывается световое отверстие для экспонирования. По окончании экспонирования электронная схема обесточивает электромагнит. Управляющий кулачок под действием собственной пружины поворачивается и, захватывая приводной рычаг, возвращает кольцо с лепестками в исходное положение.

Если освещенность объекта меньше светового числа 8, электромагнит находится под током на протяжении всего предварительного цикла. Индикаторная лампочка не гаснет, свидетельствуя о невозможности съемки с рук и необходимости применения лампы-вспышки. Если лампа-вспышка установлена на камере, спусковой рычаг через посредство рычага Б увлекает вниз рычаг включения лампы-вспышки и осуществляет ее срабатывание в нужный момент. Одновременно в электронной схеме происходит подключение к зарядному конденсатору постоянного сопротивления, обеспечивающее выдержку 1/20 сек. В то же время освобождается специальный рычаг (на схеме не показан), позволяющий перемещаться рычагу установки диафрагмы. Положение этого рычага определяется положением штифта дистанций и учетом светового числа лампы-вспышки. Таким образом, данный затвор-диафрагма в этом случае работает как диафрагма с механизмом выдержки, рассчитанным лишь на 1/20 сек.

Этот затвор-диафрагма отрабатывает длительные выдержки до 2 сек. и требует напряжения источника питания 2,6 V, что значительно меньше, чем в обычных затворах, где напряжение, как правило, 4,5 V.

Особенность программных затворов-диафрагм японских фотокамер — отсутствие блокировок на случай недостаточной или избыточной освещённости.

Затворы-диафрагмы используются и в миниатюрных фотокамерах. Например, в фотокамере «Яшика-Аторон Электро», предназначенной для съёмки на формат 8×11 мм., используется специальный двухламельный затвор-диафрагма с электронным управлением. Он работает в диапазоне световых чисел от 0 до 16 и имеет необычную программу. На рис. 4 показаны программы работы затворов «Сейко ИСФ» и «Яшика-Аторон Электро». Полное открытие светового отверстия на выдержке 1/125 сек. объясняется малой величиной светового отверстия.

Рис. 4. Диаграмма работы затворов «Яшика-Аторон Электро» и «Сейко ИСФ».

Электронная схема затвора «Яшика-Аторон Электро» содержит 29 транзисторов и изготовляется в виде блока.

Таким образом, с появлением и развитием затворов-диафрагм фотолюбитель получит камеры с автоматической отработкой экспозиции по жесткой программе, с возможностью автоматического подключения лампы-вспышки при недостаточной освещенности. Они работают с меньшим шумом, более удобны и надёжны.

Источник: журнал «Советское фото» №8, 1973 г.