2.4. Фототовары

Современные фотоаппараты относятся к числу технически сложных товаров, заключающих в себе единство трех прогрессив­но развивающихся областей науки: оптики, механики и электро­ники. В связи с автоматизацией съемки в большинстве современ­ных фотоаппаратов, а также с развитием сферы услуг многочис­ленных экспресс-лабораторий значительно упростился процесс получения фотографических изображений. Это, в свою очередь, повлекло соответствующее изменение рынка фототоваров: с при­лавков магазинов практически исчезли традиционная черна-бе- лая фотопленка, фотобумага, фотохимикаты, фотопринадлежно­сти для фотолабораторий.

Характерной чертой современного рынка фотоаппаратов явля­ется чрезвычайное многообразие зарубежных моделей и их быст­рое обновление. Торговые работники обязаны предоставлять по­требителям надлежащую информацию о фотоаппаратах, а также знать методы проверки работоспособности их узлов при проведе­нии экспертизы качества.

2.4.1. Устройство и принцип работы фотоаппарата

Современный фотоаппарат представляет собой электронный оптико-механический прибор для создания оптического изобра­жения объекта на поверхности светочувствительного материала или ПЗС-матрицы.

В момент фотографирования изображение объекта с помощью объектива проецируется на светочувствительный материал в те­чение определенного промежутка времени, называемого выдерж­кой. В результате на поверхности светочувствительного материала образуется скрытое изображение объекта съемки, которое после химической обработки превращается в видимое. В случае исполь­зования ПЗС-матрицы на ее поверхности образуется совокуп­ность дискретных информационных зарядов, пропорциональных интенсивности падающего на каждую из ее ячеек светового по­тока.

Несмотря на многообразие выпускаемых моделей фотоаппара­тов, все они имеют общие по назначению конструктивные узлы.

Основными конструктивными узлами фотоаппарата (рис. 2.6) являются корпус, объектив, диафрагма, фокусировочное устрой­ство, затвор, видоискатель, экспонометрическое устройство, ме­ханизм транспортировки фотопленки, электронная лампа-вспыш- ка, индикаторное устройство.

Корпус является несущей частью фотоаппарата, в которой мон­тируются все его узлы и механизмы и размещается светочувстви­тельный материал. Корпус должен иметь жесткую конструкцию и изготавливаться из прочного и светонепроницаемого материала: алюминиево-титановых сплавов, поликарбоната. Для уменьшения внутреннего светорассеяния внутренние стенки корпуса должны иметь черную матовую поверхность.

На передней панели корпуса находится объектив, который либо жестко встраивается в корпус, либо крепится на нем с помощью резьбового или байонетного соединения. За объективом со сторо­ны задней панели корпуса имеется кадровая рамка, просвет в которой называется кадровым окном. Кадровое окно определяет размеры поля изображения на светочувствительном материале — формат кадра. Фотографический кадр всегда представляет собой прямоугольник или квадрат, а наибольшим линейным размером в таких геометрических фигурах является диагональ.

Объектив представляет собой систему оптических линз, зак­люченных в общую оправу и предназначенных для формирования светового изображения объекта съемки и проецирования его на поверхность светочувствительного материала.

Линзы объектива изготавливают из специального высококаче­ственного оптического стекла или из пластических масс (исполь-

Рис. 2.6. Зеркальный фотоаппарат

зуются лишь в простых фотоаппаратах). В оптическую систему фо­тоаппаратов высокого класса может входить до 15 линз, а также сферические зеркала. От свойств объектива в значительной степе­ни зависит качество получаемого изображения.

Оправа объектива обеспечивает правильное положение линз. В оправу объектива вводятся диафрагма, механизмы фокусировки и изменения фокусного расстояния. В оправу объектива наиболее простых компактных фотоаппаратов монтируют затвор (часто его объединяют с диафрагмой).

К основным параметрам объектива относятся фокусное рас­стояние и величина относительного отверстия.

Фокусное расстояние — это расстояние от оптического центра объектива до его фокуса; оно характеризует его преломляющую способность, определяет масштаб получаемого изображения и угол зрения объектива. Фокусное расстояние указывается на объективе в миллиметрах.

Масштабом называется отношение размеров изображения к размерам изображаемого объекта. Масштаб прямо пропорциона­лен фокусному расстоянию объектива. Чем больше фокусное рас­стояние объектива, тем больше размеры получаемого изображе­ния. '

Угол зрения объектива характеризует угол охвата предметного пространства. От него зависит та область пространства, которая попадет в кадр. Чем больше угол изображения объектива, тем боль­шая область пространства попадет в кадр и наоборот. Между фо­кусным расстоянием объектива и углом зрения существует обрат­но пропорциональная зависимость.

У объективов с большим фокусным расстоянием, превышаю­щем диагональ кадра, угол зрения может составлять от 45° до не­скольких градусов. Такие объективы называют длиннофокусными. Они обеспечивают съемку удаленных предметов крупным планом. В то же время подобные объективы не передают объемности и глубины пространства (пространство кажется придвинутым к пе­реднему плану). Они не позволяют производить съемку широко­плановых объектов.

У объективов с нормальным фокусным расстоянием, прибли­зительно равным диагонали кадра, угол зрения равен углу зрения человеческого глаза (45...60°). Эти объективы обеспечивают полу­чение изображений с правильной геометрией и нормальное вос­приятие пространственных соотношений изображенных предме­тов. Они могут быть использованы практически для всех видов съемок, за исключением крупноплановых портретов вследствие возникающих искажений при съемке с расстояний менее 1,5 м.

Объективы с малым фокусным расстоянием (короткофокус­ные), у которых фокусное расстояние меньше диагонали кадра, имеют угол зрения больше 60°. Они позволяют осуществлять съемку широко плановых объектов с близкого расстояния. В то же время эти объективы при съемке разноудаленных объектов с близкого расстояния непропорционально увеличивают глубину простран­ства.

Величина относительного отверстия объектива является од­ной из важнейших светотехнических характеристик объектива, определяющей его светосилу — способность формировать на све­точувствительном материале световое изображение объекта той или иной степени яркости при данной освещенности объекта съемки.

Различают относительное отверстие объектива геометрическое и эффективное. Геометрическое относительное отверстие объек­тива выражается отношением диаметра входного зрачка объекти­ва к его фокусному расстоянию, является безразмерной величи­ной и обязательно указывается наряду с фокусным расстоянием на оправе объектива и в руководстве по эксплуатации.

Величина относительного отверстия выражается дробью, где числитель равен единице, а знаменатель показывает, во сколько раз фокусное расстояние больше диаметра входного зрачка объек­тива. Обычно диаметр входного зрачка равен диаметру передней линзы объектива. Очень часто величину относительного отверстия объектива обозначают только знаменателем дроби. Чем меньше знаменатель дроби, тем относительное отверстие, а следователь­но, и светосила объектива больше, так как больше сама дробь.

Диафрагма предназначена для изменения величины светового отверстия объектива. С помощью диафрагмы регулируют освещен­ность светочувствительного материала и изменяют глубину резко изображаемого пространства. Наибольшее распространение полу­чила ирисовая диафрагма, отверстие которой образуется несколь­кими серповидными лепестками (ламелями), расположенными симметрично вокруг оптической оси объектива (рис. 2.7). В фото­аппаратах может применяться ручное и автоматическое управле­ние диафрагмой.

Рис. 2.7. Устройство и принцип действия ирисовой диафрагмы

Ручное управление диафрагмой осуществляется кольцом, расположенным на внешней поверхности оправы объектива, на котором нанесена шкала диафрагменных чисел: 1; 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16; 22; 32. Переход от одного диафрагменного числа к соседнему изменяет количество проходящего через объектив све­та вдвое — пропорционально изменению площади светового от­верстия.

Автоматическое управление диафрагмой осуществляется экс- понометрическим устройством фотоаппарата в зависимости от условий съемки (яркости снимаемого объекта, светочувствитель­ности фотопленки) и выдержки.

В зависимости от механизма привода диафрагмы могут быть с постоянной установкой на определенное деление шкалы и морга­ющие, которые постоянно раскрыты и закрываются до необходи­мой величины лишь при нажатии на кнопку спуска затвора на время выдержки.

Важным свойством объектива, определяющим качество полу­чаемого изображения, является глубина резко изображаемого про­странства, характеризующая его способность с необходимой рез­костью изображать на светочувствительном материале объекты, расположенные от него на разном расстоянии, и таким образом определять требуемую точность фокусировки.

Расстояние между передней и задней границами резкости назы­вается глубиной резко изображаемого пространства. На рис. 2.8 по­казана зависимость глубины резкости от величины относительного отверстия объектива. Для быстрого механического определения гра­ниц резко изображаемого пространства на оправы некоторых объек­тивов нанесена шкала глубины резкости, которая представляет со-

Рис. 2.8. Зависимость глубины резко изображаемого пространства (по­ложение его передней и задней гра­ниц):

а — от расстояния до плоскости на­водки при постоянной диафрагме; б — от диафрагменного числа при фо­кусировке на одну и ту же плоскость наводки (глубина резко изображаемо­го пространства выделена черной штриховкой)

бой симметрично расположенные относительно установочного знака диафрагменные числа (величины, обратные величине относитель­ного отверстия объектива). Шкала глубины резкости располагается между шкалой расстояний и шкалой диафрагм (рис. 2.9). Границы резко изображаемого пространства определяются по шкале рассто­яний в соответствии с выбранными величинами относительного отверстия диафрагмы.

Фокусировочное устройство объектива предназначено для со­вмещения создаваемого объективом оптического изображения с плоскостью светочувствительного материала при различных рас­стояниях от фотоаппарата до объекта съемки.

Фокусировка объектива (наводка на резкость) осуществляется путем перемещения оптического блока объектива или какой-либо его части вдоль его оптической оси. В современных фотоаппаратах фокусировка объектива возможна в пределах от фотографической бесконечности до некоторого минимального расстояния, называ­емого ближним пределом фокусировки и зависящего от макси­мального выдвижения объектива.

Диапазон фокусировки объектива фотоаппарата определяется конструкцией механизма фокусировки. В фотоаппаратах может использоваться ручная и автоматизированная система фокусировки. В некоторых простейших компактных фотоаппаратах объективы не имеют механизма фокусировки. Такие объективы, получившие название фикс-фокус, устанавливаются и закрепляются на фото­аппарате, будучи сфокусированными на некоторое постоянное

расстояние (обычно на гиперфо­кальное расстояние).

Под гиперфокальным расстоя­нием понимается минимальное расстояние от объектива до такой плоскости в пространстве предме­тов, при фокусировке на которую задняя граница резко изображае­мого пространства находится в бесконечности.

Рис. 2.9. Объектив:

1 — шкала расстояний; 2 — шкала диафрагм; 3 — шкала глубины резко изображаемого пространства

Механизм изменения фокусно­го расстояния объектива позволяет изменять угол поля зрения объек­тива и масштаб изображения на светочувствительном материале посредством изменения фокусно­го расстояния объектива. Механиз­мом изменения фокусного рассто­яния оснащаются объективы до­рогих фотоаппаратов среднего и высокого класса.

Изменение фокусного расстояния объектива осуществляется путем изменения взаимного расположения линз в объективе по­воротом специального кольца на его оправе либо механизирован­ным способом: нажатием соответствующей кнопки на верхней панели корпуса фотоаппарата. При этом микроэлектродвигатель перемещается вдоль оптической оси линзы объектива.

Затвор представляет собой механизм фотоаппарата, автомати­чески обеспечивающий пропускание световых лучей к светочув­ствительному материалу в течение заданного промежутка време­ни (выдержки) при нажатии на кнопку затвора. Выдержки, авто­матически устанавливаемые затвором, с: '/юоо! 'Лоось Vmo\ Vsool Vm') ^/125) '/во; '/з(ъ '/ы 'Л; 'Л; ¹/ъ 1; 2; з.

Затвор состоит из световых заслонок, перекрывающих свето­вой поток, механизма выдержек, отрабатывающего установлен­ное время экспонирования, и привода, обеспечивающего пере­мещение световых заслонок.

Фотографические затворы различают по принципу работы (цен­тральные и щелевые), по месту расположения световых заслонок (апертурные и фокальные), по конструкции (лепестковые, ла- мельные, шторные), по конструкции механизма выдержек (меха­нические, электромеханические и затворы с электронным управ­лением).

В центральных затворах (рис. 2.10) световые заслонки в виде тонких металлических лепестков открывают световое отверстие объектива от центра (от оптической оси) к краям, а закрывают в обратном направлении, подобно диафрагме. По месту расположе­ния центральные затворы являются апертурными, так как распо­лагаются непосредственно возле оптического блока объектива или между его линзами.

Особую группу центральных фотографических затворов пред­ставляют затворы-диафрагмы, у которых функции затвора и диафрагмы объединены в одном механизме с регулированием раз­мера и длительности открытия светового отверстия.

Закрыт Открыт

Центральные затворы применяются в компактных фотоаппа­ратах, имеющих несъемный объектив и способных отрабатывать выдержки до '/₅оо с. Центральные затворы позволяют использовать импульсные источники света во всем диапазоне их выдержек,

Рис. 2.10. Устройство и принцип действия центрального затвора

потому что при любой из них свет поступает на всю площадь кад­ра сразу.

Щелевые затворы пропускают световой поток к светочувстви­тельному материалу через щель, образованную двумя световыми заслонками в виде тканевых шторок или металлических ламелей. При срабатывании затвора шторки (или две группы ламелей) пе­ремещаются одна за другой с определенным интервалом вдоль или поперек кадрового окна. Одна из световых заслонок открыва­ет кадровое окно, а другая — закрывает его (рис. 2.11).

Экспонирование светочувствительного материала происходит не сразу по всему полю кадра (как в фотоаппаратах с централь­ным затвором), а последовательно, по мере перемещения щели относительно кадрового окна. Выдержка зависит от скорости пе­ремещения световых заслонок и ширины щели.

Щелевые затворы способны отрабатывать очень короткие вы­держки С/4000 ^{с и} короче) и применяются в фотоаппаратах, име­ющих съемный объектив. Использование импульсных источников света при съемке фотоаппаратом с щелевым затвором возможно только при таких выдержках, при которых щель полностью от­крывает кадровое окно.

Отработка выдержек затвора в фотоаппаратах может осуществ­ляться под действием механической энергии пружин, а также миниатюрным электродвигателем или электромагнитом (в затво­рах с электронным управлением).

В фотоаппаратах с электронным управлением затвором коман­да на открытие световых заслонок подается от кнопки затвора, а команда на его закрытие — от электронного блока. Последний может работать в ручном и автоматическом режимах. В ручном ре­жиме с помощью переключателя задается время экспонирования (выдержка), по окончании которого электронным блоком пода-

Рис. 2.11. Устройство и принцип действия щелевого затвора

ется команда на закрытие затвора. В автоматическом режиме вре­мя экспонирования задается электронным блоком, управляемым от фотоприемника экспонометрического устройства.

Применение затворов с электронным управлением позволяет увеличить рабочий диапазон выдержек посредством бесступенчатой их отработки. Так, затвор с электронным управлением в автома­тическом режиме может при необходимости (в зависимости от освещенности и светочувствительности пленки) создать выдерж­ку, отличающуюся от нормированной, например не У₃₀, а '/₂₇ или '/в с.

Многие современные фотоаппараты оснащаются затворами с автоспуском, обеспечивающим автоматическое срабатывание зат­вора через 10... 15 с после его включения, и с синхроконтактом, предназначенным для включения фотовспышки синхронно с рабо­той затвора. Синхронизация необходима, чтобы в момент макси­мального излучения света фотовспышкой световые заслонки фо­тозатвора были полностью раскрыты.

Видоискатель служит для определения границ пространства, изображаемого съемочным объективом в пределах кадра и его ком­поновки.

Для правильного определения границ кадра необходимо, что­бы угловое поле зрения видоискателя соответствовало угловому полю зрения съемочного объектива, а оптическая ось видоискате­ля совпадала с оптической осью съемочного объектива. При не­совпадении этих осей границы изображения, наблюдаемого в ви­доискателе, не совпадают с границами кадра на светочувстви­тельном материале (явление параллакса). При фотографировании удаленных объектов параллакс незаметен, но возрастает по мере уменьшения дистанции съемки. Современные фотоаппараты мо­гут иметь телескопический или зеркальный (перископический) видоискатель. Компактные фотоаппараты оснащаются телескопи­ческим видоискателем, который располагается в вырезе корпуса фотоаппарата рядом с объективом.

161

В связи с несовпадением оптической оси съемочного объекти­ва с оптической осью телескопического видоискателя последний называют параллаксным. Для уменьшения параллактической ошиб­ки при съемке с близких расстояний в поле зрения телескопиче­ского видоискателя имеются параллактические отметки. Иденти­фикационным признаком фотоаппаратов с телескопическим ви­доискателем является наличие на передней панели корпуса фото­аппарата окна видоискателя. В зеркальных видоискателях съемоч­ный объектив является одновременно и объективом видоискателя (рис. 2.12). Такая схема видоискателя обеспечивает беспараллакс - ное визирование. Видимые в окуляре видоискателя и получаемые на светочувствительном материале оптические изображения объек­та съемки идентичны.

Фотоаппараты, имеющие зеркальный видоискатель, по­лучили название зеркальных (SLR — single lens reflex).

Экспонометрическое устрой­ство в современных фотоаппа­ратах обеспечивает автомати­ческое или полуавтоматическое определение и установку экс­позиционных параметров — выдержки и диафрагменного числа в зависимости от свето­чувствительности фотопленки и освещенности (яркости) объек­та съемки.

В связи с тем что шкала вы­держек и шкала диафрагм по­строены по принципу удвоения параметров, переключение лю­бой шкалы на соседнее значе­ние приводит к изменению общего количества света, падающего на светочувствительный материал, вдвое. Такое изменение назы­вают изменением экспозиции на одну ступень.

Экспонометрическое устройство состоит из светоприемника, электронной системы управления, индикатора, а также диафраг­мы объектива исполнительных органов, управляющих работой затвора и согласующих работу затвора и лампы-вспышки.

В качестве светоприемника в большинстве современных фото­аппаратов используют кремниевые фотодиоды, у которых сопро­тивление изменяется в обратной зависимости от освещенности полупроводникового кристалла. Они имеют высокую чувствитель­ность, малые инерционность и световую усталость и отличаются высокой температурной стабильностью.

В компактных фотоаппаратах светоприемник экспонометриче- ского устройства располагается на передней панели корпуса, ря­дом с объективом.

В зеркальных фотоаппаратах высокого класса светоприемник размещают внутри корпуса фотоаппарата, за объективом, что позволяет автоматически учитывать реальное светопропускание объектива (реальную освещенность светочувствительного матери­ала). Фотоаппараты с замером освещенности внутри корпуса за съемочным объективом имеют международное обозначение TTL или TEE.

Рис. 2.12. Устройство и принцип дей­ствия зеркального видоискателя:

1 — линзы объектива; 2 — коллектив­ная линза с матовой поверхностью, микропризмами, фокусировочными клиньями; 3 — окуляр видоискателя; 4— пентапризма; 5— поворотное зер­кало

Механизм транспортировки пленки служит для перемещения пленки на один кадр, точной ее установки перед объективом и обратной перемотки пленки в кассету после экспонирования. По

принципу действия он может быть рычажный, электрический и пружинный. Механизм транспортировки пленки связан со счет­чиком кадров, который предназначен для отсчета экспонирован­ных или неэкспонированных кадров.

Электронная лампа-вспышка предназначена для кратковремен­ного освещения объекта съемки при фотографировании в услови­ях недостаточной естественной освещенности, при съемке объек­та против света, а также для подсветки теневых участков объекта при ярком солнце. Фотовспышка может быть встроенной в фото­аппарат или автономной, подсоединяемой к нему с помощью кабеля через синхроконтакт. Могут быть фотовспышки и беска­бельные.

Индикаторное устройство служит для индикации режимов съемки и контроля за работой фотоаппарата. В качестве индика­торных устройств в фотоаппаратах используются жидкокристалли­ческие дисплеи (LCD-индикаторы), светодиоды и стрелочные ин­дикаторы.