A fényképészeti redőny egy olyan eszköz, amely szabályozza a zársebességet , azaz a fényképészeti anyagon vagy a fényképezőgép mátrixán lévő fénynek való kitettség időtartamát [1] . A két fő expozíciókontroll egyike . A filmes fényképezőgépeknél a redőny zárként működik .
A lemezek fényérzékenysége a legkorábbi fényképészeti dagerrotípia eljáráshoz nagyon alacsony volt, ami hosszú, percekben mért expozíciót igényelt. A későbbi kollódiumos eljárás lehetővé tette az expozíció néhány másodpercre való csökkentését, de még mindig nem volt szükség semmilyen eszközre, így az időtartam hagyományos stopperrel is mérhető [2] . A zár szerepét ebben az esetben a lencsesapka [3] töltötte be . A rendkívül érzékeny zselatin -ezüst fényképezési eljárás megjelenésével a szükséges záridő tized-, század-, sőt ezredmásodpercekre csökkent, lehetővé téve a gyorsan mozgó objektumok rögzítését [4] . Az ilyen kivonatok manuális végrehajtása lehetetlen, ezért pontos automatikus mechanizmusra volt szükség a kidolgozásukhoz. Az első fotókaput 1845-ben Fizeau és Foucault francia fizikusok tervezték a Nap fényképezésére [5] . Egy ilyen fényes tárgyhoz még 1/60 másodperces záridőre is szükség volt egy dagerrotípia elkészítéséhez [6]
A fotókapu tömeges használata azonban később, az 1880 -as évek elején kezdődött . Az első közvetlen megtekintésű kameráknál a redőnyök kiegészítőnek számítottak, nem a kamerakialakítás részének, ezért kivehetővé tették őket, leggyakrabban elölről kerültek az objektívre . Később a központi redőnyöket egy egységben kezdték el készíteni íriszmembránnal és lencsecsővel . Az automatikus "azonnali" exponálás sokszor volt az egyetlen, ráadásul a zár csak manuálisan működhetett. Az ilyen redőny üzemmódjainak váltása az azonnali vagy manuális zársebesség kiválasztásából állt. A későbbi tervekben lehetővé vált a pillanatnyi zársebesség szabályozása pneumatikus mechanizmussal, amelyet először Arthur Newman [5] szabadalmaztatott 1886-ban . A 20. század elején elterjedtek a mechanikus horgony - retarderek . A modern redőnyök a pillanatnyi expozíciók széles skáláját dolgozzák ki, a kézi expozíció pedig kiegészítő jellegű, és csak a professzionális fotózásban használják. A fotókapuk tervezésének leggyorsabb fejlődése az első világháború után, a légi fényképezési technológia fejlődésével egy időben következett be [7] .
A zár minden filmes és digitális fényképezőgép elengedhetetlen eleme. Utóbbinál a zárat a fényképészeti berendezések leggyakoribb CMOS-mátrixaiban rejlő műtermékek kiküszöbölésére használják az adatok soronkénti leolvasása miatt. Egyes tükör nélküli kamerák támogatják az expozíció kidolgozását az érzékelő töltésének leolvasási idejének beállításával, amihez nincs szükség mechanikus zárra. 2014-ben a Sony [8] , 2016-ban pedig a Panasonic [9] [10] és a Canon jelentette be CMOS érzékelők megjelenését, amelyek egyidejűleg a teljes képet leolvassák az úgynevezett „global shutter” segítségével. Ezek az érzékelők képesek beállítani az expozíciót anélkül, hogy bármilyen eszközzel blokkolnák a fényáramot [11] . Egészen a közelmúltig csak a CCD -k rendelkeztek ilyen tulajdonságokkal , amelyeket számos hiányosság miatt korlátozottan használtak a fényképészeti technikában. A redőny hiánya drámaian megnöveli a kamerák erőforrásait, és gyorsan mozgó objektumokról minden torzítástól mentes képet kap [12] .
Az elektronikus fotomátrix redőnyök kivételével , amelyek nem rendelkeznek semmilyen mechanizmussal, minden más típusú redőny egy meghajtóból és a fényt blokkoló redőnyökből (függönyökből vagy szirmokból) áll [1] . A kapuhajtásokat mechanikusra és elektromechanikusra osztják . Az elsőben a zársebességet a függönyök közötti rés szélességének és a mozgásuk sebességének késleltető mechanizmusok - horgony , pneumatikus vagy egyéb - beállításával dolgozzák ki.
Az elektromechanikus redőnyök működéséhez áramforrásra van szükség , amely nélkül csak egy (ritkábban két) záridőt dolgoznak ki [* 1] . A zársebesség tartomány többi része a második zár tartási idejének elektromágneses beállításával valósítható meg . A belépő szintű fényképezőgépek olcsó elektromechanikus redőnyei (például Nikon FE10 ) általában nem működnek akkumulátorok nélkül [13] . Vagyis egy teljes értékű elektromechanikus redőny csak akkumulátorral tud működni, míg a mechanikus csak a kakaskodás során felhalmozott rugók energiájától függ. Csak néhány olyan fényképezőgép ismert, amely hibrid redőnnyel van felszerelve, amely a zársebesség teljes vagy részleges tartományában működik akkumulátorral és anélkül is: Canon New F-1 , Pentax LX és Nikon FM3A . Ugyanakkor az elektromechanikus redőnyök pontossága jóval nagyobb, mint a rugósoké [* 2] . A digitális fényképezőgépekben csak elektromechanikus redőnyök vannak beépítve, mivel ezeknek az ilyen típusú, áram nélkül nem működő berendezésekben a nem illékonyságának nincs gyakorlati jelentősége.
A különböző típusú redőnyök főként a fényáramot blokkoló redőnyök kialakításában és elhelyezkedésében térnek el egymástól. A redőnyök a rekesznyílás vagy a fókuszsíkok közelében helyezkedhetnek el , és ennek alapján a redőnyök rekeszre és fókuszra oszthatók . A 20. század első felében az ilyen típusú redőnyöknél gyakrabban használták a szirom és a függöny elnevezést , ami a csappantyúk kialakítását tükrözi. Léteznek kamerák (például Bronica , Mamiya 645D , Hasselblad 2000FC ), amelyek mindkét típusú redőnnyel felszereltek [15] [16] . Egy ilyen, a sajtókamerákra és a közepes formátumú tükörreflexes berendezésekre jellemző eszköz lehetővé teszi a fényképezési helyzettől függően a legmegfelelőbb zártípus kiválasztását [17] . Ugyanakkor a két redőny nem működhet egyszerre: amikor a fókuszrekesz zár be van kapcsolva, az nyitott helyzetben rögzül. A rekeszzár bekapcsolása a fókuszzárat fényvédő zár módba kapcsolja. Léteznek cserélhető objektívek központi zárral, amelyeket szabványos gyújtótávolságú fényképezőgépekhez terveztek, például "Leitz Summicron 2.0 / 50" vakuval való fényképezéshez Leica eszközökkel . Ebben az esetben a kézi zár módban lévő fő fókuszzárral való koordináció egy speciális csatolt mechanizmus segítségével történik.
Ez a típusú zár az objektív lencséi között, egy síkban, a rekeszmembrán közelében található , ezért kapta a nevét. Az ilyen redőnyök jellemzője a teljes keretterület egyidejű és egyenletes megvilágítása, amely nem függ a mechanizmus beállításának pontosságától. A gyorsan mozgó tárgyak alakjának torzulása szintén kizárt. Ugyanerre a csoportra feltételesen hivatkozhatunk az objektív hátsó lencséjének közelében elhelyezett és hasonló kialakítású redőnyökre is. A 19. század eleji nagyformátumú fényképezőgépei elülső redőnyöket tartalmaztak, amelyek közvetlenül az objektív előtt helyezkedtek el. Jellemzőik szerint közel voltak az objektívekhez, és könnyen felszerelhetőek szinte minden korabeli fényképezőgépre, kiegészítő tartozékként működve. A modern berendezésekben a redőny megléte kötelező, kivehető kialakítása pedig elvesztette gyakorlati értelmét. A tervezési jellemzők miatt a legtöbb rekesznyílású redőny az objektívcsőbe van beépítve , és nagy formátumban nem számítanak fényképezőgép-tartozéknak. Több nagy központi szelep gyártására szakosodott gyártó ismert, és ők alkották meg a legmasszívabb típusokat, mint a " Compur " és a "Prontor" [3] .
A rekeszes redőnyök előnyei :
A rekeszes redőnyök hátrányai :
A működési elv szerint a rekeszredőnyök résre, középre és redőnyre oszthatók [21] . A réselt rekesznyílású redőnyöket gyakran obturátornak nevezik . A résnyílású redőny legismertebb példája a pillangószelep, amely egy tengelyen forgó furatú fém szektorból áll , amelyet a kioldókarhoz kapcsolódó rugó hajt meg.
Az ilyen típusú kapukat a legkisebb alkatrészszám jellemzi, ami meghatározza az alacsony költséget, a fokozott megbízhatóságot és a gyártási pontosság alacsony követelményeit. A jelentős hátrányok azonban - a terjedelmesség (a lemez sugara sokkal nagyobb, mint az elzárandó lyuk) és a záridő-beállítás nehézségei lehetővé teszik az alkalmazást, főleg belépő szintű kamerákban és speciális eszközökben, például légikamerákban .
A központi redőny egyfajta rekeszzár, melynek zsalui működtetésekor a lencsét középről a szélei felé nyitják és fordított sorrendben zárják be [22] [23] . Ezeket a redőnyöket általában az objektívlencsék közé vagy közvetlenül a hátsó lencse mögé szerelik. A központi redőnyök mellett ismert a perifériás redőny , amely a lyukat a szélektől középre nyitja és ellentétes sorrendben zárja be [23] . A központi redőnyök közvetlen működésű (forgó) és visszatérő (visszafordítható) redőnyökre oszthatók [21] . Az első típus terjedelmessége miatt csak speciális fényképészeti berendezésekben, például légikamerákban terjedt el. Az általános célú fényképészeti berendezésekben csak központi megfordítható redőnyöket használnak.
Egy ilyen redőny mechanizmusa több forgó fém redőnyből áll, amelyek egy kerek keret szélei mentén tengelyekre vannak rögzítve. Ezeknek a redőnyöknek a virágszirmokhoz való hasonlósága miatt az 1960-as évekig a központi redőnyöket általában "levélredőnyöknek" nevezték. A lyukat nyitó és záró szirmok oda-vissza forgó mozgását rugók és karok rendszere végzi [24] . A szirmok exponáláskor tengelyirányban szimmetrikusan nyitják ki a lencse aktív apertúráját a középponttól a szélek felé, és ellentétes irányban záródnak [25] . Ha a szirmok a nyílássíkban helyezkednek el, a fényintenzitás egyszerre változik a fényérzékeny elem teljes felületén. Ebben az esetben a központi redőny működése hasonló az írisz-membránhoz: a fény kinyitásával a fényérzékeny elem teljes területének megvilágítása egyenletesen növekszik, zárva pedig nullára csökken [26 ] .
A központi redőny használata a nagy formátumú fényképezőgépekre és az olcsó, fix objektíves amatőr fényképezőgépekre jellemző. Ezenkívül a központi zárat rendszeresen használják szinte minden kétlencsés tükörreflexes fényképezőgépben [* 3] . Egyes egylencsés tükörreflexes fényképezőgépek cserélhető objektívjei szintén központi redőnnyel rendelkeznek, gyakran a teljes optikai tartományon belül [28] . A modern digitális berendezésekben az ilyen redőnyöket kompakt és pszeudo-tükör kamerákba szerelik be .
A központi visszatérő szelepek hátrányai :
A forgó központi redőnyöknél nem a szirmok térnek vissza, hanem folyamatos forgó mozgás, amivel nagyobb hatásfok és rövid záridő érhető el. Az ilyen kapuk (például "Rapidin" vagy a szovjet "ZBS") elrendezése azonban sokkal bonyolultabb, mint a visszaválthatóoké, amelyek előre meghatározták szűk specializációjukat [30] . A zársebesség a szirmok visszatérő mozgása során csak akkor csökkenthető, ha nincsenek teljesen kinyitva. Például egy Minolta V2 kamera központi zárja 1/2000 másodperces rekordsebességet érhet el, de a relatív rekesznyílása legfeljebb f/8 [31] [32] . Teljesen nyitott állapotban, amely f / 2,0 maximális rekesznyílásnak felel meg, a maximális elérhető zársebesség 1/500 volt. Egyetlen típusú központi redőny hatásfoka nem haladja meg a 80%-ot [33] .
Redőnynyílás , membrán redőny - központi redőny, amelynek szirmainak nyitási foka állítható, így egyidejűleg membránként is működik . A zárnyílást széles körben használják kis formátumú , legegyszerűbb expozíciós automatikával rendelkező fényképezőgépekben , elsősorban kezdő amatőr fotósoknak (" LOMO Compact-Avtomat ", " Elikon-35S ", " FED-35 ", " Argus C-3 "). , stb.) [ 34] , valamint a fénymérő nélküli olcsó modellekben, mint például az " Agat-18 ", " Elikon-535 ". Az ilyen redőnyök tervezési jellemzői miatt a zársebesség -rekesznyílás kombinációk általában szorosan összekapcsolódnak. Például az Agat-18 fényképezőgépnél az f/2,8 relatív rekeszérték csak 1/60-as záridő mellett, az f/16 rekeszérték pedig csak 1/250-nél érhető el. A szirmok rövidebb löketének köszönhetően a minimális zársebesség-rekeszérték (például a szovjet " FED-Mikron "-ban) rövidebb lehet, mint a szokásos központi zár, és minimális relatív rekeszértékekkel elérheti az 1/800 másodpercet .
Az ilyen típusú redőnyöket az objektív lencséi közé helyezik, és rendkívül ritkán használják, mivel elegendő helyet igényelnek az objektív belsejében [35] . Széles körben elterjedtek az automatikus fotónyomtatókban és a speciális fényképezési típusokhoz készült fényképezőgépekben [1] . A légikamerákban "redőny" típusú redőnyt használnak nagy rekesznyílású optikával [36] .
A fényt egy sor keskeny lamella lemez blokkolja , amelyek egyidejűleg forognak a tengelyek körül. Amikor a redőny nyitva van, a lemezek az optikai tengely mentén irányulnak , áthaladva a fényt. A redőny bezárásához elegendő a lemezeket 90°-kal elfordítani. Az egyes lemezek kis tömege miatt kicsi a redőny tehetetlensége és egyszerű a hajtás. A zsalugáterek hatásfoka megközelíti a központi tolató redőnyök hatásfokát, és nem haladja meg a 0,6-ot, mivel nincs teljes nyitási fázis [37] .
A fókuszsík redőny, ahogy a neve is sugallja, a fókuszsík közelében található , vagyis közvetlenül a fényérzékeny anyag előtt [38] . Ezért egy ilyen redőny általános mérete nem lehet kisebb, mint a keretablak formátuma, és a kialakítása meghatározza a teljes kamera kialakítását, ellentétben a rekeszzárral, amelyet külön egységként készítenek vagy az objektív hengerébe építenek. . A 20. század második feléig a legtöbb fokális redőny fényredőnyei flexibilis redőny formájában készültek, ezért ezekben az években gyakrabban használták a „függönyredőny” elnevezést.
A fókuszsík redőny előnyei :
Fókuszos redőny hátrányai :
A legtöbb redőnyben a függönyök állandó sebességgel mozognak a keretablak előtt, és a zársebességet a köztük lévő rés szélessége szabályozza. Az első és a második redőny egymástól függetlenül mozog a rugók hatására, amelyeket úgy állítanak be, hogy a zársebesség egybeessen [41] . Változó szélességű rés van kialakítva egy olyan mechanizmussal, amely beállítja a második függöny zárjának kioldásának pillanatát. A következő képkocka felvétele előtt a redőny ismét felhúzódik, miközben a redőnyök résképződés nélkül visszatérnek eredeti helyzetükbe [42] . A redőny hatásfoka eléri a 95%-ot [33] , a minimális záridő pedig az 1/16000 s-ot ( Canon EOS-1D , Nikon D1 ) [43] .
A zár lehet függőleges vagy vízszintes expozíciós rés. A vízszintes mozgáshoz általában Leica típusú redőnyök vannak, amelyek rugalmas redőnyökkel vannak feltekerve a dobokra. A függőleges elmozdulás ritka az ilyen redőnyöknél, és inkább a modern berendezésekben elterjedt lamellás redőnyökre jellemző. Az ilyen redőnyök minden redőnye több (általában 3-4) merev fémlamellából áll, amelyek a fókuszsíkkal párhuzamosan mozgó csuklókaros meghajtáson mozognak. Kinyitáskor a lécek keskeny kötegbe vannak összehajtva, összecsukva pedig kibontakozva széles függönyt alkotnak.
A vakuval történő fényképezéshez a legtöbb modern redőny szinkronkontaktussal van felszerelve, amely kisülést vált ki [33] . A legegyszerűbb szinkronérintkező két elektromos érintkezőből áll az elektronikus vaku kondenzátor áramkörében, amelyeket a zárszerkezet zár le a teljes nyitás pillanatában. Az ilyen szinkronérintkezést a latin "X" betű jelöli [44] . A zártípustól függetlenül a legjobb idő a vaku villanására, ha teljesen nyitva van. A rekeszzár azonban a legkényelmesebb vakufotózáshoz, mivel egyszerre exponálja a keret teljes területét. Ez lehetővé teszi a vaku használatát bármilyen zársebességgel. A fókuszos redőnyök csak viszonylag lassú zársebesség mellett szinkronizálhatók, biztosítva a keretablak teljes kinyílásának pillanatát.
Az elektronikus vaku impulzusideje sokkal rövidebb, mint a zársebesség (1-5 ezredmásodperc a századmásodperchez képest). Ez nem sokat számít álló témák esetén, és amikor a folyamatos megvilágításból származó expozíció sokkal kisebb, mint a vakuval kapott expozíció. Ha azonban a téma gyorsan mozog, és a két expozíció összehasonlítható, a folyamatos megvilágítás elmosódott képet hoz létre, amely a pulzáló fény élességére vetül. Az első függöny szinkronnál a vaku közvetlenül a zár kinyílása után villan, majd a témának van ideje előrehaladni a mozgása során, mielőtt a második függöny bezárul.
Az eredmény egy elmosódott kép a témáról, folyamatos megvilágítással, amely a vakuval kapott éles kép előtt helyezkedik el. Így a mozgás a fényképen vizuálisan az ellenkező irányba néz ki. Ez a hatás elkerülhető a második függöny szinkronizálásával, amikor a vaku közvetlenül a keretablak bezárásának kezdete előtt villan. Ebben az esetben a tárgy képét először folyamatos megvilágításnak teszik ki, majd csak ezután világítják meg vakuval, biztosítva a képen a mozgás normál vizuális érzékelését.
Ehhez a legtöbb modern elektromechanikus redőny nem egy, hanem két szinkronérintkezővel van felszerelve: az egyik az első függöny teljes kinyitása után aktiválódik, a másik pedig abban a pillanatban, amikor a parancsot a második bezárására adják. A kívánt szinkronizálási érintkező kiválasztása a kamera vagy a vaku menüjében történik, a szinkronizálás kapcsolási típusának megfelelően. A második függöny szinkron hátránya a vaku villanásának pillanatának kiszámíthatatlansága, különösen lassú zársebességnél.
A 20. század végéig az elektromechanikus vezérlésű kapukat [45] [18] elektronikus redőnynek nevezték . A digitális fényképezés elterjedésével elkezdték hívni a zársebesség kiszámítására szolgáló elektronikus eszközt, amely az olvasási idő mátrixból történő beállításán alapul, anélkül, hogy a fényt blokkolná. A zársebességet a mátrix nullázása és az információ beolvasása közötti idő határozza meg. Az elektronikus zár használata lehetővé teszi, hogy gyorsabb záridőt érjen el (beleértve a vakusinkron sebességét is) drága, nagy sebességű mechanikus redőnyök használata nélkül. Ezenkívül az inerciális mechanizmusok hiánya lehetővé teszi a sorozatfelvételt nagy frekvencián. Egyes fényképezőgépek lehetővé teszik a mechanikus és az elektronikus zár közötti választást a nagy sebességű fényképezéshez.
Az elektronikus redőny előnyei közé tartozik, hogy nincsenek mozgó alkatrészek, amelyek zajt és rezgést keltenek. Az elektronikus zár csendesen működik, és nem csökkenti a képek élességét a remegés miatt. Az elektronikus redőny hiányosságai közül kiemelhető a progresszív olvasás által okozott képtorzulás („ gurulós redőny effektus ”), valamint a virágzás megnövekedett valószínűsége (például amikor a nap belép a keretbe).
Ezenkívül SIMD mátrixokat állítanak elő, amelyek mindegyik pixelében egyedi elektronikus zár található . Ebben az opcióban az optimális expozíciós idő minden képponthoz be van állítva, a kép adott részének megvilágítási szintjétől függően [46] . A Pockels effektuson alapuló inerciamentes fénymodulátorok elektronikus redőnyként használhatók .