книги из ГПНТБ / Мельников А.А. Теория и расчет фотозатворов

При повороте заводного барабана на угол ср пружина совер­ шит работу

200

она не рассчитывается по условию получения наибольшего числа

пружины.

Для прямоугольного поперечного сечения ленты, из которой

11.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Взатворе возвратного действия ламель не имеет симметрич­ ной формы. Из рис. 114 следует, что заштрихованная часть ла­ мели в работе не участвует и ее для уменьшения момента инер­ ции и габаритных размеров следует убрать. Ламель становится несимметричной и принимает форму лепестка. При этом умень­ шаются габаритныеразмеры затвора.

Такие затворы применяются в любительских и профессио­ нальных фотоаппаратах, фототеодолитах и в аэрофотоаппара­ тах.

Синхронизация действия ламелей обеспечивается кольцом, зубчатым венцом или рычажной системой. Затворы возвратного действия, как правило, сложнее затворов прямого действия. В любительских фотоаппаратах они должны обеспечивать дли­ тельную выдержку от руки и автоматические выдержки в боль­ шом диапазоне от 1 до 1/500 с и менее.

201

Большой диапазон выдержек обеспечивается устройствами регулировки выдержек. Изменение выдержек за счет изменения натяжения пружины в центральных затворах не используется.

В затвор, как правило, вводятся устройства автоспуска и синхроконтактов для обеспечения синхрониза­ ции работы затвора с вспышкой. На рис. 115 изображена кинематичес­ кая схема пятилепесткового центального затвора возвратного дей­ ствия.

В любительских фотоаппаратах, например, в аппарате «Москва» за­ твор блокируется с механизмом пе­ ремотки пленки, что исключает, с одной стороны, вторичное экспони­ рование на заснятый участок плен-

Рис. 115. Схема пятилепесткового затвора возвратного действия

ки, а с другой стороны, не позволяет перемотать незаснятый участок пленки.

На шкале выдержек затворов отечественных фотоаппаратов гравируется не фактическая выдержка t, а эффективная вы­ держка t3.

202

Величина ta определяется по формуле

где л — оптический к. п. д. затвора.

12. ДВУХЪЯРУСНЫЙ (СДВОЕННЫЙ) ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ЗАТВОР

Возвратно-вращательное движение ламелей затвора возврат­ ного действия затрудняет получение малых выдержек.

Чем меньше выдержка, тем меньше смаз изображения, т. е. лучше качество снимка. Уменьшение выдержки особенно важно при фотографировании подвижных объектов, а точнее при на­ личии относительного движения. Ламели затвора возвратного действия за выдержку должны дважды разгоняться до макси­ мальной скорости и останавливаться перед началом возвратного движения, что ухудшает их динамические показатели и не дает возможности получения таких малых выдержек, как например, у шторных или дисковых затворов.

Совершенные серийные шторные затворы имеют минималь­ ную эффективную выдержку 1/1000 и 1/1250 с, центральные прямого действия 1/1000 с, а лучшие образцы обычных централь­ ных затворов возвратного действия — только 1/500 с. Фактичес­ кая же выдержка, которая и определяет смаз изображения, имеет еще большую величину. Отсюда возникла задача уменьшения выдержки центрального затвора возвратного дей­ ствия.

Для решения этой задачи надо итти по пути улучшения ди­ намики конструкции, т. е. делать затвор «двухслойным».

Такой затвор имеет две одинаковые группы (два «слоя») лепестков, расположенных последовательно. Во взведенном со­ стоянии одна группа лепестков (назовем ее первой или откры­ вающей) закрыта, а другая (вторая или закрывающая) — от­ крыта. При экспонировании первая группа лепестков открывает отверстие затвора, а вторая закрывает. При взводе затвора они возвращаются в исходное положение. Работа обеих групп дол­ жна быть синхронизирована таким образом, чтобы вторая груп­ па начала закрывание (именно закрывание, а не движение) как только первая полностью откроет затвор. Поэтому вторая груп­ па должна начать свое движение с опережением, т. е. тогда, когда первая еще не полностью откроет отверстие. К моменту полного открывания отверстия вторая группа должна уже полу­

меньше, чем у обычного однослойного затвора возвратного дей­ ствия.

Выигрыш во времени получается за счет того, что в обычном затворе возвратного действия ламели после полного открыва­ ния отверстия до останова имеют выбег. При движении ламелей

203

ния второго слоя ламелей. Тогда их ребра встретятся не на гра­ нице отверстия полного диаметра, а на границе задиафрагмнрованного отверстия. Диафраг­ му, как таковую, можно да­

на спуск должен производить механизм первой группы лепест­ ков. Управляющее устройство должно быть регулируемым. Ре­ гулировка нужна и в том-случае, если обе группы лепестков вы­ полняют функцию диафрагмы.

Кроме того, задерживая начало движения закрывающих ле­ пестков, можно увеличивать выдержку. При этом будет расти оптический к. п. д.

Если лепестки, кроме экспонирования, одновременно выпол­ няют и функцию диафрагмы, то при диафрагмировании фаза полного открытия может быть равной нулю, выдержка при этом, конечно уменьшается.

Каждая группа лепестков сдвоенного затвора работает по принципу прямого действия и только на одну фазу (открывания или закрывания), весь же механизм работает как затвор воз­ вратного действия.

Роторный сдвоенный затвор. У сдвоенного затвора динами­ ческая характеристика лучше, чем у затвора возвратного дейст­ вия, но все же не является оптимальной. Каждая ламель за цикл делает часть одного оборота, на котором ее надо разогнать и остановить. Поэтому не удается достичь большой угловой скоро­

сокращает срок службы затвора и сильно ограничивает оптиче­

204

Все недостатки легко устраняются в сдвоенном роторном за­ творе. Он также имеет две группы ламелей в форме дисков с вы­ резами. Они приводятся в равномерное движение электродвига­ телем и не требуют разгона и остановки для каждой экспозиции. Обе группы дисков вращаются в противоположные стороны и имеют значительную угловую скорость (до 9000 об/мин). Отно­

Для исключения периодичности экспозиций с большой часто­ той затвор должен иметь дополнительную заслонку, открывае­ мую в нужный момент непосредственно перед выдержкой и не позволяющую повторную съемку одного участка пленки.

Таким образом, роторный затвор работает плавно без удар­ ных нагрузок, может обеспечивать малые выдержки при более высоком оптическом к. п. д., более долговечен, имеет большие габаритные размеры.

По данным, опубликованным в марте 1957 г. японским жур­ налом ^Photographic Industries* фирма Фейрчайльд [США] ос­ воила производство аналогичного аэрофотозатвора с выдержкой менее 1/5000 с (0,2 мс). Затвор предназначен для аэрофо­ тоаппаратов, устанавливаемых на сверхскоростных самолетах.

13. КОМБИНИРОВАННЫЙ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ЗАТВОР

Комбинированный затвор состоит из групп частей. Первая группа представляет собой центральный затвор возвратного действия и предназначена для получения больших выдержек. Вторая группа образует ротативный затвор и обеспечивает вы­ держку.

Для получения больших выдержек работает только одна пер­ вая группа лепестков (затвор возвратного действия). Ротатив­ ный затвор не работает, его электродвигатель выключен и диски неподвижны. Они находятся в открытом состоянии (т. е. отвер­ стие ротативного затвора открыто).

При малых выдержках работают обе части комбинированного затвора. Экспонирование с малой выдержкой производит рота­ тивный затвор, диски которого вращаются с большой скоростью. Затвор возвратного действия является заслонкой, выделяющей одну из выдержек ротативного затвора. Другими словами, оба затвора работают одновременно и, конечно, синхронно, но так как роторный затвор имеет меньшие выдержки, а оба затвора расположены последовательно по ходу лучей, то выдержка опре­ деляется ротатнвным затвором.

Затвор располагается между линзами объектива и обе его составляющие части могут открываться на длительное время для юстировки объектива.

205

14.ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ОПТИЧЕСКИЙ К. П. Д . ЦЕНТРАЛЬНЫХ ЗАТВОРОВ

На оптический к. п. д. центральных затворов влияют те же факторы, что и на к. п. д. дисковых затворов.

Рассмотрим влияние этих факторов применительно к типам затворов.

Относительная ширина выреза т. Для ротативных затворов влияние относительной ширины выреза диска определяется фор­ мулой (192). Для затворов с неустановившимся движением ко­ личественное определение этого влияния несколько сложнее. Надо сначала для данного значения т построить характеристи­ ку для равномерного движения, а затем перестроить ее (зная закон вращения ламелей) на истинную характеристику методом графического исключения угла а. Затем уже по истинной харак­ теристике следует определить к. п. д. для данного значения т. Конечно, при увеличении т к. п. д. будет расти, но, видимо, не­ сколько иначе, чем у ротативных затворов.

Для затворов возвратного действия понятие относительной ширины выреза, как отношение углов «о и В, теряет свой гео­ метрический смысл. Участок фазы полного открытия здесь опре­ деляется не отношением углов, а законом движения лепестков затвора.

Угол выреза >ао (см. рис. 110) у лепестка затвора возвратно­ го действия отсутствует, но из кинематики затвора можно опре­ делить условное значение этого угла сю уелТогда относительная ширина выреза т [см. формулу (189)] может быть определена также, как условная величина

206

условного равномерного движения лепестков. Имея закон дви­ жения лепестков, можно построить характеристику F = /(т) пу­ тем графического исключения угла а.

Относительное отверстие объектива зависит от установлен­ ной диафрагмы. Диафрагмирование объектива влечет за собой

Узатворов прямого действия введение мальтийской передачи

спериодом покоя при полном открытии отверстия значительно повышает к. п. д. Но если период покоя будет во время фазы открывания (особенно в начале ее) или в фазе закрывания (особенно в конце ее), то к. п. д. не только повысится, но и зна­ чительно упадет.

В затворах возвратного действия значительное влияние ока­ зывает угол а П о , в пределах которого надо остановить ламели и начать их вращение в обратном направлении. Регулирование выдержки затворов возвратного действия, обычно, производит­ ся на угле ап о - Вводится механизм замедления, который значи­ тельно растягивает фазу (время) полного открытия. Следова­ тельно, в этих затворах увеличение выдержки сопровождается" значительным повышением оптического к. п. д.

Влияние относительного радиуса диска q. Расстояние между осью вращения каждого диска и центром круга сечения плоско­ стью диска конуса лучей, проектирующих одну точку, также как и в дисковых затворах, называется радиусом диска и обозна­ чается га..

Вследствие того, что центральные затворы всегда располага­ ются между линзами объектива, радиус диска для всех точек снимка будет один и тот же и равен расстоянию между осью вращения любой Ламели и оптической осью объектива аппарата.

207

Относительный радиус диска q для центральных затворов определяется тем же равенством, что и для дисковых затворов

Обратимся к случаю затвора с ребрами входа и выхода, ог­ раниченными дугами окружности (см. п. 7, гл. 8).

На рис. 117 изображены два диска ) и 2 (ламели): первый с радиусом rdi, а второй с вдвое большим /'d2- В закрытом (в мо­ мент начала выдержки) положе­ нии центр отверстия радиуса г0 находится в точке О. Пользуясь относительностью движения, вра­ щаем отверстие затвора в обрат­ ную сторону со скоростью — ( О .

фазы закрывания. Восходящая и нисходящая ветви характерис­ тики у затвора со второй ламелью пойдут выше, и его к. п. д. будет больше, однако это повлечет за собой увеличение габарит­ ных размеров затвора, что вряд-ли целесообразно.

15. ИСКЛЮЧЕНИЕ ЗАСЕЧКИ ЛАМЕЛЕЙ

Конструкция затвора должна быть такой, чтобы полностью

208

кой аэрофотозатвор прямого действия. Диски 2 и 4 расположены

ме того, между плоскостями дисков имеется зазор 0,3—0,4 мм. Общая толщина уменьшена на 0,6 мм, что важно для объективов с малым междулннзовым зазором. Но при таком расположении