ЗАТВОРЫ
ЦИФРОВЫХ  ФОТОАППАРАТОВ

 ЦИФРОВАЯ   ФОТОГРАФИЯ
МУЖСКОЙ ЖУРНАЛ
Бизнес и карьера
Автомобиль
Здоровье
Фитнес
Он и она
Мужские игры
Хобби
Юридическая помощь
Наука
Искусство
Новости
СЕКРЕТЫ и СОВЕТЫ
                                                                                                                                           Все статьи

КОНСТРУКЦИЯ ЦИФРОВОГО ФОТОАППАРАТА <<---  --->> продолжение

По типу затвора цифровые фотоаппараты можно разделить на три большие группы - беззатворные камеры, камеры с центральными электромеханическими затворами и, наконец, фотоаппараты с электромеханическими затворами. Классические шторные затворы, шторки которых изготовлены из прорезиненной ткани, в цифровых фотоаппаратах не применяются.

Беззатворные фотоаппараты - это самые доступные по стоимости Web-камеры с возможностью работы в качестве автономного фотоаппарата. В эти камеры устанавливаются не дорогие сенсоры CMOS. Светочувствительные ячейки сенсора CMOS - это полевые транзисторы, изменяющие свое состояние под воздействием облучения светом. Формируемые матрицей CMOS электрические сигналы считываются непосредственно с выводов ячеек-транзисторов. То есть, в качестве затвора у простейших цифровых фотоаппаратов работает схема считывания состояния матрицы за определенный автоматом экспозиции промежуток времени, который играет роль выдержки обычного механического затвора. Причем, контроллер электронного затвора - схема считывания состояния матрицы - располагается на кристалле самой матрицы.

Отсутствие электромеханического затвора позволяет достичь очень коротких выдержек, вплоть до 1/15000 с. Но смысла в этой сверхскорости электронного затвора нет никакого, поскольку матрицы CMOS обладают низкой светочувствительностью (порядка 50 единиц ISO), не позволяющей полноценно экспонировать сенсор при слишком высоких скоростях выдержки. Кроме того, при слишком высокой скорости работы электронного затвора сказывается инерционность самой матрицы. При облучении ярким светом ячейки матрицы на некоторое время изменяют свои характеристики в сторону уменьшения светочувствительности. Чем больше интенсивность засветки, тем большее время требуется на восстановление светочувствительности.

Электронный затвор цифрового фотоаппарата начального уровня - единственный механизм изменения экспозиционных параметров. Диафрагмы в фикс-фокусных объективах Web-камер с возможностью автономной работы нет, поэтому относительное отверстие (то есть значение диафрагмы) остается неизменным. Изменяться может только выдержка, что значительно сужает применение подобных фотоаппаратов. Впрочем, это не единственное ограничение - в камерах начального уровня нет схемы коррекции баланса белого и встроенного импульсного осветителя. Матрица настроена на освещение солнечным светом и в помещении с неярким искусственным освещением оказывается неработоспособной. Простота электронного затвора обуславливает простоту экспозиционной автоматики. В качестве светочувствительных датчиков для замера освещенности используются ячейки самой матрицы. Электронная схема установки экспозиции оценивает силу тока на выводах транзисторов и выбирает значение выдержки. При нажатии на кнопку спуска АЦП считывает электрические сигналы выводов ячеек в течение короткого промежутка времени, соответствующего установленному автоматом значению выдержки электронного затвора.

Фотоаппараты с сенсорами CCD и минимальным набором сервисных функций (встроенный цветной дисплей, вспышка, экспозиционная автоматика) снабжаются центральным затвором. Сенсоры CCD с построчным переносом зарядов для построения изображения требуют обязательного затемнения матрицы. То есть, лепестки затвора изолируют сенсор от воздействия света, и в момент нажатия кнопки спуска затвор срабатывает, экспонируя ячейки сенсора. В этих камерах встроенный дисплей не может выполнять функции электронного видоискателя, но способен выводить кадры, сохраненные в памяти камеры. Поскольку фотоаппараты этой группы относятся к недорогим камерам, производители стараются максимально удешевить и механизм затвора. Кроме того, конструкция центрального затвора хорошо сочетается с механизмом изменения светосилы объектива с диафрагмой. И в центральном затворе, и в диафрагме используются располагаемые по кругу лепестки. Если при срабатывании лепестки затвора откроют путь световому потоку не полностью, а лишь до установленного значения диафрагмы, то сам механизм изменения относительного отверстия не понадобится.

Подобные комбинированные затворы-диафрагмы устанавливаются в камеры начального уровня, снабженные центральным затвором. Конструкция получается компактной и простой. Недостаток - в линейности устанавливаемых автоматикой экспопараметров. В силу конструктивных особенностей затвор-диафрагма не способен отработать экспозиционные пары типа "длительная выдержка минимальное относительное отверстие" "короткая выдержка максимальное относительное отверстие". При ярком освещении затвор-диафрагма будет отрабатывать короткие выдержки закрытой диафрагмой, при недостатке света длительные выдержки открытой диафрагмой. Следует отметить, что диапазон выдержек значений диафрагмы у подобных комбинированных затворов невелик, а изменение производится бесступенчато (то есть, фиксированных ступеней изменения диафрагмы и выдержки нет).

Более совершенны (и более популярны) цифровые фотоаппараты, в которых встроенный контрольный дисплей может служить в качестве видоискателя. В эти камеры устанавливают сенсоры CCD с комбинированным построчно-кадровым переносом зарядов. В режиме кадрирования снимка дисплей камеры включен, а считывание информации с сенсора происходит посредством покадрового переноса зарядов. При нажатии кнопки спуска на половину хода, включаются механизмы автоматической фокусировки, замера экспопараметров и установки оптимальных значений выдержки и диафрагмы (в соответствии с алгоритмом выбранной фотографом экспозиционной программы). При дожатии кнопки спуска до конца, затвор камеры закрывается, изолируя сенсор от облучения светом.

Включается схема построчного переноса зарядов ячеек матрицы. Затвор открывается на короткое время, соответствующее значению установленной автоматом выдержки, а лепестки диафрагмы уменьшают относительное отверстие объектива. Происходит экспонирование сенсора, заряды ячеек перемещаются в секцию хранения, затем по регистрам вертикального сдвига поступают в АЦП камеры. Лепестки диафрагмы возвращаются в исходное открытое положение, сенсор переключается в режим покадрового переноса зарядов, затвор открывается. Сенсор снова участвует построении картинки, которая отображается на контрольном дисплее реальном времени дисплей работает режиме электронного видоискателя. Ясно, что сенсор с комбинированным построчно-кадровым переносом зарядов требует более точных механизмов затвора изменения относительного отверстия объектива. Поэтому в цифровых камерах среднего уровня используются отдельный центральный затвор и отдельная диафрагма.