Устройство фотоаппарата

  Познакомимся сначала с устройством фотографического аппарата, с помощью которого образуется световое (оптическое) изображение.

Основные части фотографического аппарата

  В зависимости от назначения и конструкции фотографиче- ские аппараты имеют те или иные приспособления для упрощения, облегчения и уточнения необходимых при съемке операций, но построены все они по одному принципу. Процесс фотографирования по существу всегда остается одинаковым: объектив проецирует в камере оптическое изображение снимаемого предмета, которое запечатлевается на светочувствительной пластинке или пленке.

  Современный фотографический аппарат общего назначения состоит из следующих основных частей: 1) собственно камера (светонепроницаемая коробка); 2) объектив (прибор для образования оптического изображения); 3) затвор (механизм для пропускания светового изображения на пластинку или пленку в течение необходимого промежутка времени); 4) механизм для наводки на резкость; 5) видоискатель (прибор для нацеливания фотоаппарата на объект съемки).

  Необходимой принадлежностью фотоаппарата является кассета (или иное приспособление для помещения светочувствительного материала),

Камера

  Камера схематически представляет собой светонепроницаемую коробку, в одной из стенок которой укреплен объектив, а в противоположной стенке помещается светочувствительный материал (рис. 1). Камера должна полностью исключать попадание на фотопластинку или пленку постороннего света. Камеры или корпуса фотоаппаратов бывают: а) жесткие ящичного типа ("Любитель"); б) жесткие компактные с выдвижным объективом ("ФЭД", "Зоркий", "Киев"); в) складные с мехом коническим ("Фотокор", "Москва") или квадратным (штативные камеры), который раздвигается и складывается наподобие меха гармоники.

Рис. 1. Разрез первого фотоаппарата, выпущенного в продажу (Дагер, 1839 год. С тех пор схема камеры не изменилась)

  Конструкторы стремятся сделать камеру занимающий в сложенном виде как можно меньше места.

Объектив

Рис. 2. Конструктивная схема четырехлинзового полусклеенного анастигмата "Индустар"

  Самая важная часть фотоаппарата - объектив. Это оптический прибор, проецирующий на пластинку или пленку световое изображение фотографируемого предмета. Простая собирательная линза (увеличительное стекло) дает расплывчатое нерезкое изображение. Поэтому объективы, которые сейчас применяются в фотографии, обычно являются сочетанием нескольких (от трех до восьми) линз, вогнутость или выпуклость (радиусы кривизны) и состав стекла которых точно вычислены и соблюдены при изготовлении. Соседние линзы разделяются воздушным промежутком или склеиваются, Такие совершенные объективы называются анастигматами, они дают ясное и отличное по резкости изображение, Все фотоаппараты отечественного производства снабжаются анастигматами (рис. 2). Объектив монтируется в оправу, соответствующую конструкции фотокамеры, для которой он предназначен. Объективы аппаратов, снабженных центральным затвором, вмонтированы в соединенную с ним оправу; объективы малоформатных аппаратов - в двойную оправу с винтовым ходом, позволяющую объективу перемещаться вдоль оптической оси для наводки на резкость; оправа объективов штативных камер называется нормальной.

  На оправе объектива выгравированы: название, присвоенное тому или иному виду объектива, его фокусное расстояние и относительное отверстие (светосила), а иногда также марка выпускающего его завода и порядковый номер. Там же или на оправе центрального затвора помещается шкала диафрагм, а у большинства современных объективов - также шкала расстояний и шкала глубины резкости.

  Фокусное расстояние и относительное отверстие являются существенными данными для характеристики объектива.

  Фокусное расстояние. Фокусным расстоянием (главным) называется расстояние между оптическим центром объектива и пластинкой (или пленкой) при резкой наводке на очень удаленный предмет. Если объектив установлен так, что изображение очень удаленных предметов (например, зданий и пр., расположенных не ближе 100 м от аппарата) получается на матовом стекле резким (это называется наводкой на бесконечность), то расстояние между плоскостью диафрагмы объектива и матовым стеклом будет равно фокусному расстоянию данного объектива. Фокусное расстояние каждого объектива - это наименьшее расстояние от оптического центра его до пластинки, при котором вообще возможно получить резкое изображение. Если снимать ближе расположенные предметы, то расстояние между объективом и пластинкой приходится увеличивать для того чтобы сфотографировать предмет в натуральную его величину (в пределах размера пластинки аппарата), потребуется растянуть мех на двойную величину фокусного расстояния объектива - на двойное растяжение меха. Из отечественных массовых фотоаппаратов только "Фотокор" имеет двойное растяжение меха; поэтому другими аппаратами нельзя снимать предметы с очень близкого расстояния (ближе 1,3-1,5 м) без помощи дополнительных приспособлений.

  Фокусное расстояние выражается в сантиметрах (или в миллиметрах). От его величины зависят светосила и глубина резко изображаемого пространства, масштаб изображений предметов и, кроме того, для каждой определенной конструкции объектива - наибольший формат пластинки или пленки, на которой можно получить резкое до краев изображение.

  При съемке с одной и той же точки объектив с коротким фокусным расстоянием дает изображение малого формата и в мелком масштабе, объектив с длинным фокусным расстоянием дает изображение большого формата и в крупном масштабе. Масштаб изображений прямо пропорционален фокусным рас- стояниям.

  Нормальными фокусными расстояниями считаются: для формата 9x12 см-13,5 сантиметра; для негатива 6x9 см - 11 сантиметров; для негатива 6x6 см - 7,5 сантиметра; для малоформатного негатива 24x36 мм - 5 сантиметров.

  Относительное отверстие (геометрическая светосила). Светоcилой объектива называется его способность давать ту или иную яркость изображения (освещенность фотослоя). Величина светосилы имеет важное значение: чем выше светосила объектива, тем меньшая выдержка (продолжительность освещения пластинки или пленки) требуется при съемке.

  Естественно, что объектив с большим отверстием пропуcкает больше света, чем объектив с маленьким отверстием. Однако абсолютная величина диаметра объектива еще ничего не решает. В самом деле: если сравнить объектив с окном, через которое в темное помещение (камеру) пропикает свет, то нетрудно убедиться, что освещенность какого-либо предмета (пластинки или пленки) будет тем сильнее, чем больше само окно и чем ближе к нему расположен предмет.

  Следовательно, светосила объектива зависит от двух величин: от размера отверстия и от фокусного расстояния. Объектив тем светосильнее, чем больше его отверстие и чем короче его фокусное расстояние.

  Эта взаимосвязь выражается величиной относитель- ного отверстия, которое представляет собой отношение диаметра полного действующего отверстия объектива к его главному фокусному расстоянию (разумеется, обе величины берутся в одинаковых линейных единицах). Например, диаметр отверстия 2 см относится к фокусному расстоянию 8 см, как 2 : 8; после сокращения на величину первого члена получаем 1:4 - это и есть числовое значение относительного отверстия.

  Объектив фотоаппарата "ФЭД" при диаметре полного от- верстия в 14,3 мм имеет фокусное расстояние в 50 мм. Произведем расчет его светосилы: 14,3 мм : 50 мм, а после деления на величину первого члена 14,3 получаем 1 : 3,5.

  Относительное отверстие обозначается отношением единицы к числу, показывающему, во сколько раз диаметр полного отверстия данного объектива меньше его фокусного расстояния. Современные фотоаппараты снабжаются объективами с от- носительными отверстиями 1 : 1,5; 1:2; 1 : 2,8; 1 : 3,5; 1 : 4; 1 : 4,5; 1 : 6,3. Чем больше второй член отношения, тем меньше само относительное отверстие. Это понятно: числовое значение относительного отверстия представляет собой дробь. А так как 1/4 меньше 1/2, то и относительное отверстие 1 : 4 меньше отверстия 1 : 2.

  Отверстие объектива имеет форму круга; как известно из гео- метрии, площади кругов относятся, как квадраты их диаметров. Две светосилы относятся, как квадраты соответствующих относительных отверстий. Однако имеется упрощенный способ определения, во сколько раз один объектив светосильнее другого: больший из знаменателей относительного отверстия надо разделить на меньший знаменатель и полученное частное возвести в квадрат (помножить на самого себя). Пример: сравнивается светосила объективов, имеющих относительные отверстия 1 : 4,5 и 1 : 1,5

  Следовательно, второй объектив в 9 раз светосильнее первого и при полном отверстии в одинаковых съемочных условиях потребует выдержку в 9 раз меньшую (округленно 1/100 секунды вместо 1/10 секунды).

  Диафрагма. На объективе (в нижней части центрального затвора или непосредственно на оправе) имеется ряд возрастающих чисел, примерно таких: 4,5-5,6-8-11-16-22-32 ("Москва") или 3,5-4,5-6,3-9-12,5-18 ("ФЭД"), причем первое число всегда одинаково со знаменателем относительного отверстия данного объектива.

  Открыв центральный затвор и поставив находящийся около цифр указатель-движок против наименьшего числа, мы увидим, что отверстие объектива полностью открыто. Если передвигать движок по направлению к большим числам, то отверстие объектива станет постепенно уменьшаться и к наибольшему числу достигнет наименьшей величины. Приспособление для регулирования отверстия объектива называется диафрагмой, а цифровой ряд - это его шкала.

  В современных объективах применяется так называемая ирисовая диафрагма; она составлена из лепестков, помещенных между линзами объектива (примерно в плоскости его оптического центра) и образующих почти круглое отверстие. Сдвигаясь или раздвигаясь, они плавно изменяют величину действующего отверстия объектива (рис. 3).

Рис. 3. Ирисовая диафрагма

  Числа на шкале диафрагм являются знаменателями фактических (действующих) относительных отверстий объектива при разных положениях движка. Они вычисляются по тому же принципу, что и полное относительное отверстие, но числитель, всегда равный единице, для удобства опускается (рис. 4).

  Диафрагмой называют также и само регулируемое отверстие, обозначая его величину соответствующим числовым показателем (диафрагма 5,6) или же словесным выражением (большая диафрагма, малая диафрагма). В последнем случае имеется в виду величина отверстия, а не число, которым оно обозначено на шкале. Большая диафрагма - это большое отверстие, но малые числа (1,5-4,5). Малая диафрагма - это малое отверстие, но большие числа (11-36), Средняя диафрагма - это 5,6-9.

  Для краткости условимся в дальнейшем, в пределах этой книги, величину светосилы объектива обозначать одним зна- менателем полного относительного отверстия, подобно тому как это принято для шкалы диафрагм.

  Уменьшая пучок лучей света, пропускаемый объективом, диафрагмирование понижает освещенность пластинки или пленки и потому влечет за собой необходимость удлинения выдержки при съемке. Чем меньше используемое отверстие диафрагмы, тем больше должна быть выдержка.

  Следует запомнить, что, например, отверстие диафрагмы 4 вовсе не в 2 раза меньше отверстия диафрагмы 2, а в 4 раза, и поэтому выдержка при нем потребуется не вдвое, а вчетверо продолжительнее. Объясняется это тем, что при нумерации отверстий диафрагмы принимаются во внимание их диаметры; площади же круглых отверстий относятся, как квадраты диаметров. Поэтому с уменьшением диаметра отверстия в 2 раза площадь его уменьшается в 4 раза.

Рис. 4. Величина каждого отверстия диафрагмы обозначается числом, которое показывает, сколько раз диаметр отверстия укладывается в фокусном расстоянии объектива

Рис. 5. С уменьшением диаметра круга в два раза площадь круга уменьшается в четыре раза. Диаметры кругов А, Б, В относятся как 1 : 1/2 : 1/4, а площади их - как 1 : 1/4 : 1/16

  Это соотношение наглядно поясняется рис. 5. Нетрудно убедиться, что диаметр среднего круга Б ровно вдвое меньше диаметра левого круга А; между тем площадь его вчетверо меньше, и, значит, отверстие Б пропустит света в 4 раза меньше, чем отверстие А. Диаметр правого круга В по сравнению с диаметром левого круга А в 4 раза меньше, площадь же его меньше в 16 раз. То же происходит и с отверстиями диафрагмы.

  Шкала переменных диафрагм построена таким образом, что для каждой соседней диафрагмы выдержка нужна вдвое большая (если отверстие уменьшается) или вдвое меньшая (если отверстие увеличивается) . Таким образом, если уменьшить отверстие на два деления шкалы, то выдержка учетверится и т.д.

  Табл. 1 показывает (с незначительными округлениями) взаимозависимость отверстий диафрагм и требуемых выдержек.

Таблица 1. ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ ДИАФРАГМОЙ И ВЫДЕРЖКОЙ
Диафрагма	1,4 (1,5)	2	2,5	2,8	3,5	4	4,5	5,6	6,3	8
Относительная величина выдержки	1	2	3	4	6	8	10	16	20	32

Продолжение
Диафрагма	9	11	12,5	16	18	22	25	32	36
Относительная вели чина выдержки.	40	64	80	128	160	256	320	512	640

  Из таблицы видно, что при диафрагме 32 нужна выдержка в 50 раз более продолжительная, чем при диафрагме 4,5, и примерно в 500 раз большая, чем при полном отверстии объектива 1,5. Если объектив, имеющий светосилу 2, задиафрагми-ровать до 5,6, то выдержку понадобится удлинить в 8 раз (16 : 2).

  Диафрагмы (а следовательно, и выдержки) имеют одинаковые значения для любых объективов независимо от их конструкции, фокусного расстояния и полной светосилы. Если на двух объективах, из которых один имеет светосилу 1,5, а другой 4,5, поставить диафрагму 8, то при съемке в обоих случаях выдержка потребуется одинаковая .

  Для чего же служит удлиняющая выдержку диафрагма? Разумеется, не только для затемнения изображения на пластинке или пленке, хотя уменьшение количества света, пропускаемого объективом, бывает полезно, когда объект освещен ярким солнцем, негативный материал высокочувствителен, светосила объектива велика, самая короткая из автоматически отсекаемых затвором выдержек оказывается чрезмерной, и без диафрагмирования была бы неизбежна передержка негатива.

  Основное назначение диафрагмирования состоит в обеспечении резкости изображения путем создания так называемой глубины резко изображаемого пространства в тех случаях, когда желательно на одном негативе сфотографировать объекты, находящиеся на различных расстояниях от аппарата (одни близко, другие подальше или совсем вдалеке).

  О просветленных объективах. Большинство отечественных фотообъективов просветлены, то есть в них уменьшено количество света, обычно отражаемого и рассеиваемого поверхно стями линз и потому или не доходящего до пластинки и пленки, или же создающего вуаль. Просветление повышает контраст изображения, примерно на 30% сокращает выдержку. Кроме того, просветленный объектив уменьшает ореолообразование, дает более чистые изображения при съемке против света и при фотографировании объектов с сильно отражающими поверхностями (снег на солнце, вода, стекло и т. п.). Просветление объектива достигается в результате покрытия полированных поверхностей линз, соприкасающихся с воздухом, микроскoпически тонким прозрачным слоем, который придает им фиолетово- голубую окраску (отсюда и обиходное название "голубой" объектив). Чтобы представить толщину просветляющего слоя, укажем, что она равна 1/1000 доле толщины обычной кинопленки.

  Этим исчерпываются общие сведения относительно объектива, необходимые начинающему фотолюбителю на первых порах, тем более что уже на заводе каждый фотоаппарат снабжается наиболее подходящим для него объективом и подбирать последний не приходится.

Затвор

  Фотографический затвор - механизм, открывающий лучам света, прошедшим через объектив, доступ к пластинке или пленке и по истечении точно определяемого промежутка времени прекращающий его. При помощи затвора осуществляются короткие выдержки, применяемые в современном фотографировании и ограниченные (например, при съемке быстро движущихся объектов) сотыми и тысячными долями секунды.

  В фотолюбительских аппаратах встречаются два рода затворов: 1) центральный затвор, открывающий и закрывающий действующее отверстие объектива (им снабжаются отечественные аппараты для пластинок и широкой пленки); 2) шторный затвор, открывающий и закрывающий плоскость негативного материала (ставится на отечественные малоформатные кинопленочные аппараты).

  Центральный затвор назван так по принципу своего действия. Его светозаслоняющая часть, состоящая из нескольких металлических лепестков-створок, помещенных между линзами, начинает открытие объектива и заканчивает его закрытие в центре действующего отверстия. Вся пластинка освещается одновременно. Затвор этот, являющийся видом точного часового механизма, расположен кольцеобразно вокруг объектива и скреплен с его оправой. Отечественные центральные затворы автоматически отсекают выдержки в пределах от 1 до 1/250 секунды.

  Шторный затвор получил название от своей заслоняющей свет детали - светонепроницаемой шторки, которая состоит из двух частей, разделяемых поперечной щелью. Шторка сделана из прорезиненной шелковой материи или составлена из узких поперечных металлических полосок. Затвор вмонтирован в корпус фотоаппарата. В момент действия шторка, перематываясь с одного валика на другой, пробегает непосредственно перед самой пленкой, которая в результате освещается через щель, постепенно от одного края к другому. Такие затворы автоматически отмеривают выдержки в пределах от 1 до 1/1250 секунды (величина выдержки регулируется изменением ширины щели и скорости пробегания шторки).

  Таким образом, низший предел выдержек отечественных шторных затворов в 5 раз меньше, чем у центральных затворов. Затворы обоих типов допускают выдержку, при которой затвор открыт до тех пор, пока нажат спусковой рычаг (кнопка). Затвор - самая сложная часть фотоаппарата; обращение с ним необходимо изучить в совершенстве, наблюдая за его действием по матовому стеклу через открытую заднюю стенку камеры или спереди через объектив.

  В качестве примера рассмотрим действие центрального затвора "Момент" (рис. 6), который ставится на фотоаппараты "Москва". Удобнее всего наблюдать за его работой по матовому стеклу ацпарата "Москиа 3",

  Раскрыв фотоаппарат, поднимем козырек, помещенный позади матового стекла. Если теперь направить объектив на освещенное окно, то на матовом стекле еще ничего не будет видно, так как затвор закрыт. Чтобы открыть затвор, следует сначала повернуть кольцо-регулятор выдержек таким образом, чтобы буква Д стала против стрелки в верхней части затвора; при нажатии на спусковой рычаг (или тросик) затвор откроется.

Рис. 6. Центральный затвор "Момент"

  Если теперь, прекратив нажатие на спуск, направить объектив на окно, то матовое стекло камеры осветится. Если снова нажать спусковой рычаг, затвор закроется, и матовое стекло вновь станет темным. Таким образом, при установке против стрелки буквы Д первым нажатием спускового рычага затвор открывается, вторым нажатием - закрывается. Так устанавливают затвор для съемки с длительной выдержкой (свыше 5 секунд).

  Если поставить против стрелки букву В регулятора выдержек, то изображение на матовом стекле будет видно только до тех пор, пока спусковой рычаг нажат. Как только вы перестанете надавливать на рычаг, затвор закроется. Так устанавливают затвор для съемки с более кратковременной выдержкой (от 1 до 5 секунд).

  Наконец, если против стрелки поставить какую-либо из цифр, имеющихся на шкале регулятора выдержек (от 1 до 250) и обозначающих доли секунды, а затем завести затвор, повернув его заводной рычаг вправо до отказа, то после нажатия спускового рычага изображение на матовом стекле появится на соответствующий короткий отрезок времени и сейчас же исчезнет. Так устанавливают затвор "Момент" для съемок с выдержками от 1 секунды до 1/250 секунды (табл. 2).

Таблица 2. ДЕЙСТВИЕ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЗАТВОРА
Установка регулятора	Применение и действие
Д	Наводка на резкость по матовому стеклу Съемка с длительной выдержкой (свыше 5 секунд) При первом нажатии спускового рычага (или тросика) затвор открывается и остается открытым до тех пор, пока спусковой рычаг нажмут вторично.
В	Съемка с кратковременной выдержкой (от 1 до 5 секунд) Затвор открыт до тех пор, пока нажат спусковой рычаг. По освобождении рычага затвор закрывается.
1,2,5,10,25,50,100,250	Съемка с автоматически отсекаемой затвором выдержкой После установки регулятора выдержек затвор необходимо завести При нажатии на спусковой рычаг затвор открывается на соответствующую долю секунды (1 секунда, 1/2, 1/5, 1/10, 1/25, 1/50, 1/100, или 1/250секунды) и по истечении ее автоматически закрывается.

  При съемках со штатива (обязательного для выдержек медленнее 1/20 секунды) приводить затвор в действие надо посредством нажатия на тросик, ввинчиваемый в отверстие спусковой кнопки.

  Центральные затворы пленочных фотоаппаратов не имеют деления Д (во избежание случайного засвечивания перемотанной пленки незакрытым объективом).

  В шторных затворах малоформатных аппаратов деление Д тоже отсутствует (исключение "Зоркий 3"); в старых моделях аппарата "ФЭД" функции В несет деление Z.

  Во избежание порчи механизмов перемену выдержек следует производить только при спущенном .центральном затворе и только при заведенном шторном.

  Для лучшей сохранности пружин всякого затвора после работы его регулятор выдержек следует ставить на наименьшую скорость (то есть на наибольшую из автоматически отсекаемых выдержек); при длительном хранении аппарата без употребления затвор надо оставлять незаведенным. В нерабочем состоянии затвор должен полностью преграждать доступ света к фотослою.