En fotografisk lukker er en anordning til regulering af lukkerhastighed , det vil sige varigheden af eksponering for lys på fotografisk materiale eller en kameramatrix [1] . En af de to vigtigste eksponeringskontroller . I et filmkamera fungerer lukkeren som en lukker .
Pladernes lysfølsomhed for den tidligste fotografiske daguerreotypi -proces var meget lav, hvilket krævede lange eksponeringer målt i minutter. Den senere kollosionsproces gjorde det muligt at reducere eksponeringen til et par sekunder, men krævede stadig ingen anordninger, hvilket gjorde det muligt at måle varigheden med et konventionelt stopur [2] . Lukkerens rolle i dette tilfælde blev udført af objektivdækslet [3] . Med fremkomsten af en meget følsom gelatine -sølv fotoproces blev de nødvendige lukkertider reduceret til tiendedele, hundrededele og endda tusindedele af et sekund, hvilket gjorde det muligt at fange objekter i hurtig bevægelse [4] . Det er umuligt at implementere sådanne uddrag manuelt, så en nøjagtig automatisk mekanisme var påkrævet for at udarbejde dem. Den første fotoport nogensinde blev designet i 1845 af de franske fysikere Fizeau og Foucault til at fotografere Solen [5] . Et så lyst objekt krævede endda en lukkerhastighed på 1/60 sekund for at optage en daguerreotypi [6]
Imidlertid begyndte massebrugen af fotoporten senere, i begyndelsen af 1880'erne . I de første direkte visningskameraer blev lukkerne betragtet som et tilbehør, ikke en del af kameradesignet, og blev derfor gjort aftagelige, oftest sat på objektivet forfra. Senere begyndte man at lave centrale skodder i en enkelt enhed med en irisblænde og en linsecylinder . Automatisk "øjeblikkelig" eksponering var ofte den eneste, og udover det kunne lukkeren kun fungere manuelt. Skift af tilstande for en sådan lukker bestod i at vælge en øjeblikkelig eller manuel lukkerhastighed. I senere designs blev det muligt at justere den øjeblikkelige lukkerhastighed ved hjælp af en pneumatisk mekanisme, først patenteret i 1886 af Arthur Newman [5] . I begyndelsen af det 20. århundrede blev mekaniske ankerretardere udbredt . Moderne skodder udarbejder en bred vifte af øjeblikkelige eksponeringer, og manuel eksponering er af hjælpekarakter og bruges kun til professionel fotografering. Den hurtigste udvikling af design af fotoporte blev modtaget efter Første Verdenskrig, samtidig med udviklingen af luftfototeknologi [7] .
Lukkeren er et væsentligt element i alle film- og digitalkameraer. I sidstnævnte bruges lukkeren til at eliminere artefakter, der er iboende i de mest almindelige CMOS-matricer i fotografisk udstyr på grund af linje-for-linje-læsning af data. Nogle spejlløse kameraer understøtter træning af eksponering ved at justere tiden til at aflæse sensorens ladninger, hvilket ikke kræver en mekanisk lukker. I 2014 annoncerede Sony [8] , og i 2016 Panasonic [9] [10] og Canon frigivelsen af CMOS-sensorer med samtidig aflæsning af hele billedet ved hjælp af den såkaldte "globale lukker". Disse sensorer er i stand til at justere eksponeringen uden at blokere lysstrømmen af nogen enheder [11] . Indtil for nylig havde kun CCD'er sådanne egenskaber , som blev brugt i fotografisk teknologi i begrænset omfang på grund af en række mangler. Fraværet af en lukker vil dramatisk øge kameraernes ressourcer og opnå billeder af objekter i hurtig bevægelse, fri for enhver forvrængning [12] .
Med undtagelse af elektroniske fotomatrix- skodder , som ikke har nogen mekanismer, består alle andre typer skodder af et drev og skodder (gardiner eller kronblade), der blokerer lyset [1] . Portdrev er opdelt i mekaniske og elektromekaniske . I den første udarbejdes lukkerhastigheder ved at justere bredden af mellemrummet mellem gardinerne og hastigheden af deres bevægelse ved forsinkelsesmekanismer - anker , pneumatisk eller andre.
Til drift har elektromekaniske skodder brug for en strømkilde , uden hvilken der kun beregnes en (mindre ofte to) lukkerhastigheder [* 1] . Resten af lukkerhastighedsområdet implementeres ved at justere holdetiden for den anden lukker med en elektromagnet . Billige elektromekaniske lukkere på begynderkameraer (f.eks. Nikon FE10 ) er generelt ubrugelige uden batterier [13] . Med andre ord kan en fuldgyldig elektromekanisk lukker kun fungere, hvis der er batterier, mens en mekanisk kun afhænger af energien fra fjedrene, der er akkumuleret under spændingen. Der kendes kun få kameraer, der er udstyret med hybrid-lukkere, der kan fungere i hele eller delvise lukkertider både med og uden batterier: Canon New F-1 , Pentax LX og Nikon FM3A . Samtidig er nøjagtigheden af elektromekaniske skodder meget højere end fjederens [* 2] . I digitale kameraer er der kun installeret elektromekaniske skodder, da deres ikke-flygtighed i denne type udstyr, som er ubrugelig uden strøm, ikke er af praktisk betydning.
Forskellige typer skodder adskiller sig hovedsageligt i udformningen og placeringen af de skodder, der blokerer for lysstrømmen. Lukkere kan placeres i nærheden af blænden eller brændplanerne , og på denne baggrund opdeles lukkerne i blænde og brændpunkt . I første halvdel af det 20. århundrede, for disse typer skodder, blev navnene kronblad og gardin oftere brugt , hvilket afspejler dæmpernes design. Der er kameraer (for eksempel Bronica , Mamiya 645D , Hasselblad 2000FC) udstyret med to lukkere af begge typer [15] [16] . En sådan enhed, som er typisk for pressekameraer og mellemformat refleksudstyr, giver dig mulighed for at vælge den mest passende type lukker afhængigt af optagesituationen [17] . Samtidig kan begge lukkere ikke fungere samtidigt: når brændviddeblændelukkeren er tændt, er den fastgjort i åben position. Aktivering af blændeudløseren sætter fokusudløseren i lysbeskyttelsesudløsertilstand. Der er udskiftelige objektiver med en central lukker designet til kameraer med en standard brændvidde, for eksempel "Leitz Summicron 2.0 / 50" til optagelse med udfyldningsblitz med Leica -enheder . I dette tilfælde sker koordinering med den primære brændpunktsudløser, som er i manuel lukkertilstand , ved hjælp af en speciel fastgjort mekanisme.
Denne type lukker er placeret mellem objektivets linser i et plan nær blændeblænden , hvorfor den har fået sit navn. Et træk ved sådanne skodder er den samtidige og ensartede eksponering af hele rammeområdet, som ikke afhænger af nøjagtigheden af mekanismeindstillingen. Forvrængninger i form af objekter i hurtig bevægelse er også udelukket. Den samme gruppe kan betinget henvises til lukkerskodder placeret nær objektivets bageste linse og med lignende design. Tidlige storformatkameraer fra det 19. århundrede havde frontskodder placeret direkte foran objektivet. Ifølge deres egenskaber var de tæt på linserne og blev nemt installeret på næsten ethvert kamera i disse år, og fungerede som et ekstra tilbehør. I moderne udstyr er tilstedeværelsen af en lukker obligatorisk, og dens aftagelige design har mistet sin praktiske betydning. På grund af designfunktioner er de fleste blændelukkere indbygget i linsebeholdere , og i stort format betragtes de ikke som kameratilbehør. Der kendes adskillige store producenter, der specialiserer sig i produktion af centrale ventiler, og de skabte de mest massive typer, såsom " Compur " og "Prontor" [3] .
Fordele ved blændelukkere :
Ulemper ved blænde lukkere :
Ifølge driftsprincippet kan blændeskodder opdeles i slidsede, centrale og persienner [21] . Slidsede blændeskodder omtales ofte som obturatorer . Det mest kendte eksempel på en spalteåbningsspjæld er en sommerfugleventil, som består af en metalsektor med et hul, der roterer på en akse, som drives af en fjeder, der er forbundet med udløserarmen.
Porte af denne type er kendetegnet ved det mindste antal dele, som bestemmer de lave omkostninger, øget pålidelighed og lave krav til fremstillingsnøjagtighed. Men betydelige ulemper - omfanget (diskens radius er meget større end hullet, der skal blokeres) og vanskeligheden ved at justere lukkerhastigheder tillader anvendelse, hovedsageligt i indgangskameraer og i specialiserede enheder, såsom luftkameraer .
Den centrale lukker er en slags blændelukker, hvis lukker, når de aktiveres, åbner linseåbningen fra midten til dens kanter og lukker den i omvendt rækkefølge [22] [23] . Disse lukkere er normalt monteret mellem objektivlinserne eller direkte bag den bageste linse. Sammen med de centrale skodder kendes en perifer skodder , som åbner hullet fra kanterne til midten og lukker det i modsat rækkefølge [23] . Centrale skodder er opdelt i direkte virkende skodder (roterende) og returvirkning (vendbare) [21] . Den første type er på grund af dens omfang kun blevet udbredt i specielt fotografisk udstyr, for eksempel i luftkameraer. I almindeligt fotografisk udstyr anvendes kun centrale vendbare lukkere.
Mekanismen for en sådan lukker består af flere roterende metalskodder fastgjort på akser langs kanterne af en rund ramme. På grund af ligheden i form af disse skodder med blomsterblade , indtil 1960'erne, blev centrale skodder mere almindeligt omtalt som "bladskodder". Den frem- og tilbagegående rotationsbevægelse af kronbladene, der åbner og lukker hullet, udføres af et system af fjedre og håndtag [24] . Når de eksponeres, åbner kronbladene linsens aktive blænde aksialsymmetrisk fra midten til kanterne og lukker i den modsatte retning [25] . Hvis kronbladene er placeret i blændeplanet, ændres lysintensiteten samtidigt over hele overfladen af det lysfølsomme element. I dette tilfælde ligner den centrale lukkers handling en irisblænde: Når lyset åbnes, øges belysningen af hele området af det lysfølsomme element jævnt, og når det er lukket, falder det til nul [26 ] .
Brugen af en central lukker er typisk for storformatkameraer og billige amatørkameraer med fast objektiv. Derudover bruges den centrale lukker jævnligt i næsten alle to-linse reflekskameraer [* 3] . Udskiftelige linser til nogle reflekskameraer med enkelt objektiv er også udstyret med centrale lukkere, ofte inden for hele det optiske område [28] . I moderne digitalt udstyr er sådanne skodder installeret i kompakte og pseudo-spejlkameraer .
Ulemper ved centrale returventiler :
I roterende centrale skodder vender kronbladene ikke tilbage, men kontinuerlig rotationsbevægelse, som giver dig mulighed for at få højere effektivitet og korte lukkertider. Arrangementet af sådanne porte (for eksempel "Rapidin" eller det sovjetiske "ZBS") er dog meget mere kompliceret end det med returporte, hvilket forudbestemte deres snævre specialisering [30] . Lukkerhastigheden under kronbladenes returbevægelse kan kun reduceres, hvis de ikke er helt åbnet. For eksempel kunne den centrale lukker af et Minolta V2-kamera opnå en rekordhastighed på 1/2000 sekund, men med en relativ blændeåbning på højst f/8 [31] [32] . Ved fuld åben, svarende til en maksimal blænde på f/2.0, var den maksimale tilgængelige lukkerhastighed 1/500. Virkningsgraden af enhver type central lukker overstiger ikke 80 % [33] .
Lukkeråbning , membranlukker - en central lukker, hvis åbningsgrad af kronbladene er justerbar, på grund af hvilken den samtidig fungerer som en membran . Lukkerblænden er meget brugt i småformatkameraer med den enkleste eksponeringsautomatik , primært beregnet til begyndere amatørfotografer (" LOMO Compact-Avtomat ", " Elikon-35S ", " FED-35 ", " Argus C-3 " osv.) [ 34] , såvel som i billige modeller uden lysmåler, såsom " Agat-18 ", " Elikon-535 ". På grund af designegenskaberne ved en sådan lukker er kombinationer af lukkertid og blænde normalt tæt forbundet. For eksempel, for Agat-18-kameraet, er den relative f/2.8-blænde kun opnåelig ved en lukkerhastighed på 1/60, og f/16-blænden er kun opnåelig ved 1/250. På grund af kronbladenes kortere slaglængde kan den minimale lukkerhastighed-blænde (for eksempel i den sovjetiske " FED-Mikron ") være kortere end den sædvanlige centrale lukker og nå 1/800 sekund med minimal relativ blændeåbning .
Lukkere af denne type er placeret mellem objektivets linser og bruges yderst sjældent, da de kræver tilstrækkelig plads inde i objektivet [35] . De er blevet udbredt i automatiske fotoprintere og kameraer til specielle typer optagelser [1] . I luftkameraer bruges en lukker af typen "persienner" med optik med høj blænde [36] .
Lyset er blokeret af et sæt smalle lamelplader , der samtidig roterer rundt om akserne. Når lukkeren er åben, er pladerne rettet langs den optiske akse og passerer lys. For at lukke lukkeren er det nok at dreje pladerne 90°. På grund af den lille masse af hver enkelt plade er lukkerinertien lille, og drivmekanismen er enkel. Effektiviteten af lamelskodder er tæt på effektiviteten af centrale omvendte skodder og overstiger ikke 0,6, da der ikke er nogen fuld åbningsfase [37] .
Brændplanslukkeren er, som navnet antyder, placeret nær brændplanet , det vil sige direkte foran det lysfølsomme materiale [38] . Derfor kan de overordnede dimensioner af en sådan lukker ikke være mindre end formatet af rammevinduet, og dets design bestemmer designet af hele kameraet, i modsætning til blændelukkere, der er lavet som en separat enhed eller indbygget i objektivrøret . Lysskodder af de fleste fokalskodder frem til anden halvdel af det 20. århundrede blev lavet i form af fleksible skodder, og derfor blev navnet "gardinskodder" oftere brugt i de år.
Fordele ved en brændplansudløser :
Ulemper ved fokal lukker :
I de fleste gardinskodder bevæger gardinerne sig foran rammevinduet med en konstant hastighed, og lukkerhastigheden styres af bredden af mellemrummet mellem dem. Den første og anden gardinskodder bevæger sig uafhængigt af hinanden under påvirkning af fjedre, der er justeret på en sådan måde, at lukkerhastighederne falder sammen [41] . En slids med variabel bredde er dannet af en mekanisme, der indstiller tidspunktet for frigivelse af låsen på det andet gardin. Inden næste billede optages, spændes lukkeren igen, mens skodderne vender tilbage til deres oprindelige position uden at danne et mellemrum [42] . Gardinlukkerens effektivitet når op til 95 % [33] , og den mindste lukkerhastighed kan nå 1/16000 s ( Canon EOS-1D , Nikon D1 ) [43] .
Lukkeren kan være enten lodret eller vandret eksponeringsslids. Vandret vandring har som regel Leica-type skodder med elastiske skodder viklet på tromler. Lodrette bevægelser er sjældne i sådanne skodder og er mere typiske for lamelskodder, som er blevet udbredt i moderne udstyr. Hver lukker af en sådan lukker består af flere (normalt 3-4) stive metallameller, der bevæger sig på et hængslet håndtag parallelt med brændplanet. Når de åbnes, foldes lamellerne sammen til en smal stak, og når de lukkes, folder de sig ud for at danne et bredt gardin.
Til optagelse med blitz er de fleste moderne lukkere udstyret med en synkroniseringskontakt , der udløser en udladning [33] . Den enkleste synkroniseringskontakt består af to elektriske kontakter i det elektroniske flashkondensatorkredsløb, lukket af lukkemekanismen i det øjeblik, den åbnes helt. En sådan synkrokontakt er betegnet med det latinske bogstav "X" [44] . Uanset lukkertypen er det bedste tidspunkt at affyre blitzen, når den er helt åben. Imidlertid er blændeudløseren den mest bekvemme til flashfotografering, da den eksponerer hele området af rammen på samme tid. Dette giver dig mulighed for at bruge blitzen ved enhver lukkerhastighed. Fokale lukkere kan kun synkroniseres ved relativt langsomme lukkertider, hvilket giver det øjeblik, hvor rammevinduet åbnes helt.
Pulsvarigheden af en elektronisk flash er meget kortere end lukkerhastigheden (1-5 millisekunder versus hundrededele af et sekund). Dette betyder ikke meget for stationære motiver, og når eksponeringen opnået fra kontinuerlig belysning er meget mindre end eksponeringen opnået fra blitzlys. Men hvis motivet bevæger sig hurtigt, og begge eksponeringer er sammenlignelige, producerer kontinuerlig belysning et sløret billede, der overlejres skarpheden fra pulserende lys. Ved første gardinsynkronisering udløses blitzen umiddelbart efter lukkeren åbner, hvorefter motivet når at bevæge sig fremad i løbet af sin bevægelse, før det andet gardin lukkes.
Resultatet er et sløret billede af motivet, dannet af kontinuerlig belysning, placeret foran det skarpe billede, der opnås fra blitzen. Bevægelsen i fotografiet ser således visuelt ud i den modsatte retning. Denne effekt kan undgås ved anden gardinsynkronisering, når blitzen udløses lige før starten på at lukke rammevinduet. I dette tilfælde udsættes billedet af objektet først for kontinuerlig belysning, og først derefter belyses det af et blitz, hvilket giver normal visuel opfattelse af bevægelse i billedet.
For at gøre dette er de fleste moderne elektromekaniske skodder udstyret med ikke en, men to synkro-kontakter: en af dem udløses, efter at det første gardin er helt åbnet, og den anden - i øjeblikket gives kommandoen til at lukke den anden. Valget af den ønskede synkroniseringskontakt sker via menuen på kameraet eller blitzen, svarende til omskiftningstypen for synkronisering. Ulempen ved synkronisering med andet gardin er uforudsigeligheden i det øjeblik, flashen udløses, især ved langsomme lukkertider.
Indtil slutningen af det 20. århundrede blev porte med elektromekanisk styring [45] [18] kaldt elektroniske skodder . Med udbredelsen af digital fotografering begyndte de at kalde den elektroniske enhed til at beregne lukkertider, baseret på justering af læsetiden fra matrixen uden nogen mekanismer, der blokerer lyset. Lukkerhastigheden bestemmes af tiden mellem matricens nulstilling og det øjeblik, hvor informationen læses fra den. Brugen af en elektronisk lukker giver dig mulighed for at opnå hurtigere lukkertider (inklusive flashsynkroniseringshastighed) uden brug af dyre højhastigheds mekaniske lukkere. Derudover tillader fraværet af inertimekanismer kontinuerlig optagelse ved en høj frekvens. Nogle kameraer giver dig mulighed for at vælge mellem mekanisk og elektronisk lukker til højhastigheds-optagelse.
Fordelene ved en elektronisk lukker inkluderer fraværet af bevægelige dele, der skaber støj og vibrationer. Den elektroniske lukker fungerer lydløst og reducerer ikke skarpheden af billeder på grund af rystelser. Blandt manglerne ved den elektroniske lukker kan man fremhæve billedforvrængning forårsaget af dens progressive læsning (" rullende lukkereffekt ") samt en øget sandsynlighed for at blomstre (f.eks. når solen kommer ind i billedet).
Derudover produceres SIMD- matricer, der har en individuel elektronisk lukker i hver pixel . I denne indstilling indstilles den optimale eksponeringstid for hver pixel, afhængigt af belysningsniveauet i et givet område af billedet [46] . Inertiløse lysmodulatorer baseret på Pockels-effekten kan bruges som en elektronisk lukker .