Фокальний затвор

Фокальний затвор, як показує назва, розташовується поблизу фокальної площини, тобто безпосередньо перед світлочутливим матеріалом. За принципом дії фокальні затвори зазвичай відносяться до шторкових (шторково-щілинним). Такий затвор являє собою пару шторок (з прогумованої тканини або тонких металевих ламелей). Затвор приводиться в дію системою пружин або електродвигуном.

Миттєвий затвор розробив і побудував вітебський фотограф С. А. Юрковський в 1882 ^[2] році, опис якого опублікував у журналі «Фотограф» (№ 4 за 1883 рік) і демонстрував на Московському з'їзді фотографів. Випуск вдосконаленої конструкції, що отримав назву шторково-щілинного замка, за згодою Юрковського був налагоджений в Англії, а потім, з невеликими змінами, у Німеччині.

В зведеному стані фотоматеріал перекритий першою шторкою. При спуску затвору вона зсувається під впливом пружини, відкриваючи шлях світловому потоку. Після закінчення встановленого часу експозиції світловий потік перекривається другою шторкою. На коротких витримках другий шторка починає рух ще до того, як перша повністю відкриє кадрове вікно. Щілина, що утворюється між шторками, пробігає вздовж кадрового вікна, послідовно висвітлюючи його. Тривалість витримки визначається шириною щілини. Перед початком зйомки наступного кадру затвор зводиться заново, при цьому шторки повертаються у вихідне положення таким чином, що щілина між ними не утворюється.

Затвор може бути з вертикальним або горизонтальним ходом штор. Горизонтальний хід, як правило мають затвори з прогумованими шторками, вертикальний — з ламелями. У разі 35-мм фотокамер затвор з вертикальним ходом дозволяє при рівній лінійної швидкості руху шторок отримати в 1,5 рази більш коротку витримку синхронізації (див. нижче), оскільки прохідний шторами шлях в 1,5 рази коротше (24 мм замість 36 мм у затворів з горизонтальним ходом).

ККД шторного затвора доходить до 0,95, а мінімальна витримка досягає 1/12000 с (Minolta 9 і 9xi).

При зйомці швидко рухомих об'єктів шторковий затвор спотворює їх зображення. Зображення, в залежності від напрямку руху об'єкта по відношенню до фотоапарата, трохи звужується по ширині, або верхні частини зображення трохи зміщаються по відношенню до нижніх. Такі спотворення слабо помітні і не грають ролі при звичайному фотографуванні. Але їх треба враховувати при технічній або науковій зйомці. Це явище називається часовий паралакс.

На морозі шторковий затвор з прогумованої тканини може працювати недостатньо точно і навіть повністю відмовляти, тому що шторки втрачають еластичність.

Шторковий затвор вимагає ретельного регулювання, так як рівномірність експозиції по площі кадру напряму залежить від рівномірності та узгодженості ходу шторок. Конструкція ж шторкового затвора може бути відносно простий, як, наприклад, класичний затвор О. Барнака, широко застосовувався на камерах Leica і багатьох інших в усьому світі, включаючи радянські ФЕД, «Зоркий», «Зенит» і «Ленинград».

У старих фотокамерах взвод шторного затвора здійснювався спеціальним маховичком або важелем (курком) разом з перемоткою плівки. У сучасних апаратах обидва ці процеси виконують електродвигуни. У механічних версіях затворів цього типу витримки відпрацьовуються механічно (натяг пружин і т.п.). В електромеханічних, як правило, механічно відпрацьовується лише одна (рідше дві [3]) найкраща витримка. Весь діапазон інших витримок реалізується за рахунок притримування другої шторки електромагнітом. Іншими словами, повноцінно електромеханічний затвор може працювати лише на працездатних елементах живлення, в той час як механічний від них незалежний.

Особливості роботи зі спалахом

Як зазначено вище, на коротких витримках експонування фотоматеріалу відбувається не одночасно. У кожний окремий момент часу світло потрапляє лише на частину кадру, яка визначається шириною щілини. Через цю особливість роботи шторкового затвору на коротких витримках використовувати фотоспалах можна лише на такій витримці, при якій вся площа кадру відкрита світлу одночасно (тобто ширина щілини між шторками дорівнює розміру кадрового вікна). Мінімальна витримка, при якій ця умова виконується, називається витримкою синхронізації. Застосування спалаху на більш коротких витримках призведе до того, що нею буде висвітлена тільки частина кадру у вигляді світлої смуги.

На сучасних цифрових дзеркальних фотоапаратах середнього класу витримка синхронізації становить від 1/160 до 1/500 (при використанні електронно-механічного затвора). Для порівняння — на багатьох фотоапаратах з механічним затвором і тканинними шторками витримка синхронізації становила близько 1/30 с, рідше 1/60 с; більш короткі зустрічалися тільки на найдорожчих моделях. Короткі витримки синхронізації дозволяють використовувати спалах, наприклад, у сонячний день для підсвічування тіней. Для обходу цього обмеження шторного затвора на додаток до нього може застосовуватися електронний затвор. Іншим способом є застосування високошвидкісної синхронізації спалаху (FP / HSS). При цьому спалах замість одного короткого, але яскравого імпульсу випускає імпульс з такою ж енергією, але триваліший (а значить менш яскравий, так як енергія імпульсу залишається тією ж), що дозволяє отримати рівномірно освітлений кадр навіть на дуже коротких витримках (аж до 1/4000 — 1/8000), проте освітленість, яку створює спалах, пропорційно зменшується.

Синхронізація по першій / другій шторці

З конструкцією шторкового затвора пов'язані терміни, що описують спеціальні режими синхронізації фотоспалахи — по першій шторці, по другій шторці (зараз ці терміни застосовуються незалежно від конкретного типу затвора). Час роботи електронного спалаху зазвичай значно менше, ніж час відкриття затвора (1-5 мс проти сотих часток секунди), у зв'язку з чим той момент, в який спрацює спалах, виявляє помітний вплив на отриманий результат, особливо при зйомці рухомих об'єктів. При синхронізації по першій шторці спалах спрацьовує відразу після відкриття затвора (коли перша шторка займе кінцеве положення). Спалах дає яскраву експозицію об'єкта, що рухається від спалаху.

Проте, решта освітлення сцени може виявитися достатнім для формування зображення при заданій витримці. При цьому об'єкт, що рухається утворює слабкий змазаний слід, спрямований у бік руху об'єкта, експонований за час що минув після світлового імпульсу до закриття затвора. Об'єкт на фотографії візуально виходить рухається у зворотний бік.

При синхронізації по другій шторці спалах спрацьовує перед закриттям затвора (незадовго перед початком руху другої шторки), тому спочатку слабо експонується рух без спалаху, і лише потім об'єкт повністю висвітлюється, що відповідає візуальному сприйняттю руху об'єкта, що залишає позаду себе слід.