Шторно-щелевой затвор

Шторно-щелевой затвор — это тип фотографического затвора, в котором экспонирование светочувствительного материала происходит через перемещающуюся щель, образованную двумя светонепроницаемыми шторками (или одной шторкой с прорезью). Относится к классу фокальных затворов, так как располагается непосредственно перед фокальной плоскостью (плёнкой или матрицей), а не в объективе. Основной принцип работы заключается в том, что шторки движутся с определённой скоростью, и ширина щели между ними определяет выдержку: чем уже щель, тем короче время экспонирования каждого участка кадра.

История

Ранние конструкции

Первые прототипы шторно-щелевых затворов появились в конце XIX века, когда фотографы стремились к более коротким выдержкам, чем могли обеспечить центральные затворы (например, затворы-обтюраторы). В 1888 году американский изобретатель Уильям Ф. К. Хантер запатентовал конструкцию с двумя шторками, движущимися вертикально. Однако широкое распространение этот тип получил с развитием плёночной фотографии и малоформатных камер.

Эра Leica и Contax

Ключевым этапом стало внедрение шторно-щелевого затвора в камерах Leica (с 1925 года, модель Leica I) и Contax (с 1932 года). В Leica использовался горизонтальный ход матерчатых шторок, а в Contax — металлические шторки, движущиеся вертикально. Эти конструкции обеспечивали выдержки до 1/1000 секунды, что было революционно для своего времени. В СССР аналогичные затворы применялись в камерах «ФЭД» (копия Leica II) и «Киев» (копия Contax).

Послевоенное развитие

В 1950-х годах появились затворы с более сложными механизмами, позволяющими синхронизировать вспышку на коротких выдержках (X-синхронизация). В 1970-х годах начали внедряться электронно-управляемые шторно-щелевые затворы, где скорость движения шторок регулировалась кварцевым генератором. В 1980-х годах, с появлением автофокусных зеркальных камер (например, Canon EOS), шторно-щелевые затворы стали стандартом для 35-мм плёнки.

Цифровая эпоха

С переходом на цифровые матрицы шторно-щелевые затворы сохранились в большинстве зеркальных и беззеркальных камер. Однако в беззеркальных камерах их роль частично замещается электронным затвором, который не имеет механических движущихся частей. Тем не менее, механический шторно-щелевой затвор остаётся востребованным из-за отсутствия эффекта «роллинг-шаттер» (искажения, вызванного последовательным считыванием матрицы).

Устройство и принцип работы

Основные элементы

• Первая (открывающая) шторка — начинает движение, открывая светочувствительный материал.
• Вторая (закрывающая) шторка — движется следом, закрывая экспонированный участок.
• Щель — промежуток между шторками, ширина которого регулируется для изменения выдержки.
• Механизм взвода — пружинный или электромоторный, обеспечивающий возврат шторок в исходное положение.
• Синхроконтакт — электрический контакт для подключения фотовспышки.

Механизм работы

При нажатии на спуск:

1. Первая шторка начинает движение, открывая плёнку или матрицу.
2. Вторая шторка стартует с задержкой, образуя щель. Ширина щели зависит от задержки: чем она меньше, тем уже щель и короче выдержка.
3. Щель перемещается по кадру, последовательно экспонируя его участки.
4. После полного закрытия второй шторки процесс завершается.

Для выдержек длиннее 1/30 секунды (в зависимости от конструкции) шторки могут двигаться так, что вторая начинает движение после полного открытия первой — тогда эффект щели отсутствует, и экспонируется весь кадр одновременно.

Классификация

По направлению движения шторок

• Горизонтальный ход — шторки движутся слева направо или справа налево. Характерен для матерчатых затворов (Leica, «ФЭД»). Ограничение — максимальная скорость около 1/1000 секунды.
• Вертикальный ход — шторки движутся сверху вниз или снизу вверх. Чаще используется в металлических затворах (Contax, Nikon F, Canon EOS). Позволяет достичь выдержек до 1/8000 секунды за счёт меньшего расстояния хода.

По материалу шторок

• Матерчатые (текстильные) — изготавливаются из прорезиненной ткани (шёлк, нейлон). Эластичны, тихи, но менее долговечны и подвержены повреждению при попадании солнечного света.
• Металлические — из алюминиевых или титановых ламелей (пластин). Более прочные, устойчивы к высоким температурам, позволяют более точную регулировку. Используются в большинстве современных камер.

По типу управления

• Механические — выдержка задаётся механическим таймером или пружинным механизмом. Не зависят от батареек.
• Электронно-управляемые — скорость движения шторок контролируется электроникой. Обеспечивают более широкий диапазон выдержек и точность.

Характеристики

Выдержка

Шторно-щелевой затвор обеспечивает выдержки от нескольких секунд (в режиме «B» — bulb) до 1/8000 секунды в профессиональных моделях. Диапазон зависит от конструкции: матерчатые затворы обычно ограничены 1/1000, металлические — 1/4000 или 1/8000.

Синхронизация со вспышкой

Ключевая особенность — синхронизация возможна только на выдержках, при которых шторка полностью открывает кадр (обычно не короче 1/60 — 1/250 секунды, в зависимости от камеры). На более коротких выдержках вспышка освещает только часть кадра, так как щель движется. Для решения этой проблемы применяется режим высокоскоростной синхронизации (HSS), при котором вспышка излучает серию импульсов, синхронизированных с движением щели.

Равномерность экспозиции

В идеале шторки движутся с постоянной скоростью, обеспечивая равномерную экспозицию по всему кадру. Однако на практике возможны искажения:

• Эффект «резинового» затвора — при нестабильной скорости шторок (например, из-за износа пружин) один край кадра может быть экспонирован дольше другого.
• Дисторсия движущихся объектов — при съёмке быстро движущихся объектов (например, пропеллер самолёта) они могут выглядеть наклонёнными или искажёнными, так как разные части кадра экспонируются в разное время.

Применение

В плёночной фотографии

Шторно-щелевой затвор был основным типом для большинства малоформатных (35 мм) и среднеформатных камер (например, Hasselblad 500C/M). В крупноформатных камерах он не применялся из-за сложности изготовления больших шторок.

В цифровой фотографии

В современных зеркальных камерах (DSLR) и беззеркальных камерах (MILC) шторно-щелевой затвор используется как основной механический затвор. В беззеркальных камерах он часто сочетается с электронным затвором, который бесшумен и не вызывает вибраций, но может приводить к эффекту «роллинг-шаттер» при съёмке быстро движущихся объектов.

Специализированные области

• Научная и техническая фотография — для съёмки быстропротекающих процессов (например, баллистика) используются затворы с выдержками до 1/10000 секунды.
• Кинематограф — в некоторых кинокамерах (например, Arriflex 35) применялись шторно-щелевые затворы, но чаще используются обтюраторы.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Короткие выдержки — до 1/8000 секунды, что недоступно для центральных затворов.
• Компактность — размещение в корпусе камеры, а не в объективе, позволяет использовать сменную оптику без изменения конструкции затвора.
• Отсутствие вибраций на коротких выдержках (по сравнению с центральными затворами).

Недостатки

• Ограниченная синхронизация со вспышкой — невозможность использования вспышки на коротких выдержках без HSS.
• Искажения движущихся объектов — эффект «наклона» или «сжатия» при съёмке быстрых сцен.
• Шум и вибрация — механические части издают звук и могут вызывать микровибрации, что критично для длительных выдержек.
• Износ — механические шторки со временем теряют точность, особенно матерчатые.

Интересные факты

• В камере Leica M3 (1954) использовался матерчатый затвор с горизонтальным ходом, который обеспечивал выдержки до 1/1000 секунды и считался одним из самых тихих.
• В камере Nikon F (1959) был впервые применён металлический шторно-щелевой затвор с вертикальным ходом, что позволило достичь выдержки 1/1000 секунды с высокой надёжностью.
• В некоторых камерах (например, Canon EOS-1V) шторки изготавливались из углеродного волокна для снижения веса и повышения прочности.
• Шторно-щелевой затвор может работать при температурах до -40°C, если используется смазка, не застывающая на морозе.

Источники

• Кинг, Дж. «История фотографии: от дагеротипа до цифры». — М.: Искусство, 2005.
• Хокинс, Р. «Фотографические затворы: устройство и принцип работы». — Л.: Машиностроение, 1978.
• Техническая документация к камерам Leica M, Nikon F, Canon EOS.
• Статья «Focal-plane shutter» в Encyclopaedia Britannica (издание 2020 года).
• Материалы журнала «Советское фото» (№ 3, 1962).