Принцип работы и устройство зеркального фотоаппарата. Профессиональные зеркальные фотоаппараты

В настоящее время существуют три типа фотоаппаратов: компактные, зеркальные и беззеркальные. Первые из них – это самые простые, а зеркальные, наоборот, считаются самыми продвинутыми. Если вы решили серьезно заняться фотографией, то следует свой выбор остановить на вариантах "беззеркалок" или "зеркалок".

В рамках данной статьи поговорим о принципах работы и устройстве зеркального фотоаппарата. Знать досконально эти параметры нет смысла, но иметь общее представление о методах его работы надо. Это позволит взглянуть на устройство с другой стороны, для того чтобы основательно понять, как правильно сделать качественную и оригинальную фотографию.

Немного истории

Изобретение фотоаппарата было осуществлено в 1861 году. Целью было получение и хранение неподвижных изображений. Изначально в приборах эти изображения фиксировались на специальных пластинах, позже - уже на пленке для фотоаппарата. Примерно в 70-х годах 20 века появляется цифровая техника. Классические фотоаппараты с применением пленки уходят в прошлое. Сегодня их редко у кого встретишь. Они почти полностью вытеснены цифровыми технологиями, которые позволяют получить очень качественные снимки. Самое большое распространение получили зеркальные фотоаппараты, которые рекомендуются для получения профессиональных фотографий.

Преимущества и недостатки

Преимущества зеркального фотоаппарата, так же как и недостатки, отражены в следующей таблице.

Принцип работы

Очень упрощенную схему работы профессионального зеркального фотоаппарата можно представить так:

• открытие затвора происходит после того, как нажимаем кнопку. В данном процессе свет, который отражается от объекта, проникает через объектив внутрь аппарата;
• таким образом формируется картинка на светочувствительном элементе (матрице), происходит фотографирование;
• затвор закрывается, далее можно делать новые снимки.

Такой процесс проходит за доли секунды. Однако разные модели имеют разные характеристики процесса.

Изображение доступно для просмотра на экране сразу же, что является очень удобным для фотографа. Потом оно сохраняется на компьютере для дальнейшего хранения и просмотра либо печати на фотобумаге.

Основные элементы

Зеркальный фотоаппарат относится к одним из более совершенных конструкций. Он обладает рядом функциональных возможностей. Основными элементами устройства зеркального фотоаппарата можно назвать:

• объектив;
• матрица;
• диафрагма;
• затвор;
• пентапризма;
• видоискатель;
• поворотное и вспомогательное зеркала;
• светонепроницаемый корпус.

Наглядная схема представлена на рисунке ниже.

Объектив

Рассмотрим, из чего состоит объектив фотоаппарата.

Под объективом понимают специальную систему оптики, которая состоит из линз, расположенных внутри оправы. Они могут быть изготовлены как из стекла (в случае дорогих моделей), так и из пластика (при дешевых моделях). Через линзы проходит поток света. Он преломляется. Таким образом формируется изображение на самой матрице аппарата. В случае, когда имеем дело с дорогим и хорошим объективом, можно получать качественные фотографии с повышенной резкостью и четкостью при отсутствии различных искажений.

Главные характеристики объектива:

• светосила показывает, как соотносятся между собой яркость фотографируемого объекта и освещенность изображения;
• фокусное расстояние отражается в миллиметрах от оптического центра до самого фокуса, где находится матрица. Угол обзора зависит от этого параметра;
• зум - возможность приблизить удаленный объект;
• разновидность байонета.

Иногда для зеркальных фотоаппаратов используют широкоугольный объектив. Такие широкоугольные фотоаппараты могут применяться для получения изображений природы, пейзажей. Снимки получаются объемными и красочными. У таких объективов фокусное расстояние – от 24 до 40 мм.

Функции диафрагмы

Диафрагма объектива фотоаппарата представляет собой механизм, который предназначен для регулирования потока света, проецируемого на матрицу. Ее расположение: между линзами в самом аппарате. Конструктивно она состоит из набора накладывающихся друг на друга лепестков (от 2 до 20 штук), которые могут иметь разную форму. Величина их взаимного сдвига определяет размер образующегося отверстия. Таким способом есть возможность менять количество света, который поступает.

От размера диафрагмы зависит глубина резкости изображаемого пространства: чем меньше размер круга, тем больше значение ГРИП.

В настоящее время зеркальные фотоаппараты оснащены ирисовыми диафрагмами прыгающего типа. Они способы закрываться до установленного значения только в сам момент съемки.

Работа зеркал

Свет, который прошел через отверстие диафрагмы, падает на зеркало. Далее происходит разделение потока на две части. Один из них поступает на фазовые датчики (отраженные от вспомогательного зеркала), которые созданы для определения того, располагается ли изображение в фокусе. Далее система фокусировки подает команду объективу на движение. В данном случае они становятся такими, что объект попадает в фокус. Подобная настройка называется фазовой автофокусировкой. Для того чтобы разглядеть зеркало в корпусе аппарата, необходимо просто снять оптику. Это одно из основных преимуществ зеркальных камер перед беззеркальными цифровыми.

Второй поток падает на фокусировочный экран. С помощью этого фотографирующий способен оценить глубину резкости будущей картинки, а также точность фокусировки. Выпуклая линза, которая находится над фокусирующим экраном, увеличивает размер получаемого изображения. Зеркало исчезает после нажатия на клавишу затвора, разрешая свету без препятствий просачиваться в матрицу.

Пентапризма и видоискатель

Поток света, который проходит через фокусирующий экран, заходит в пентапризму. Последняя в своем составе имеет два зеркала. Сначала изображение с поворотного зеркала перевернуто. Зеркала пентапризмы переворачивают его, передавая видоискателю итоговое изображение в обычной форме.

Видоискатель - это устройство, позволяющее фотографу заранее оценить кадры. Его главными чертами можно назвать:

• светлость (формируется в зависимости от качества и светопропускающих параметров стекла, из которого оно сделано);
• размер (площадь);
• покрытие (этот показатель на сегодня составляет 96-100%).

Зеркальные камеры могут быть обустроены видоискателями следующих типов:

• оптический;
• электронный;
• зеркальный.

Оптические варианты являются более распространенными. Подобные устройства размещены недалеко от системы линз объектива. Их преимуществом является отсутствие расхода электроэнергии, а недочетом – некоторое искажение изображения, которое попадает в кадр.

Электронные устройства представляют собой маленький жидкокристаллический экран (ЖКД). Картинка передается с матрицы самой камеры на него. Данный вид можно применять даже при сильном солнечном свете, так как он располагается внутри корпуса. Однако он потребляет электрическую энергию во время работы.

Зеркальные видоискатели считаются наилучшими, так как они способны обеспечить высочайшую контрастность, качество очертаний объектов. Подобные устройства переносятся на цифровые фотографические устройства из аналоговых пленок. Изображение, видимое фотографом, создается поворотным зеркалом.

Матрица: основы работы

Матрица профессионального зеркального фотоаппарата представляет собой аналоговую либо цифро-аналоговую систему с фотосенсорами. Последние являются светочувствительными элементами, преобразующими световую энергию в электрический заряд (пропорциональный яркости света). В итоге матрица переводит оптическое изображение в аналоговый сигнал (или цифровой). Далее они проходят через преобразователь – микропроцессор или карту памяти.

Основными чертами матрицы являются:

• разрешение;
• размер;
• светочувствительность (ISO);
• соотношение между сигналом и шумом.

В зеркальной фототехнике обрели популярность два типа матриц:

• полнокадровые (такой же размер, как у 35-мм пленки для фотоаппарата );
• усеченные (диагональ уменьшена).

Матрицы различаются между собой следующими форматами:

• Full Frame - полнокадровые (35×24 мм);
• APS-H - матрицы профессиональных фотоаппаратов (29×19-24×16 мм);
• APS-C - употребляется в моделях потребительских изделий (23×15-18×12 мм).

Основы устройства зеркального фотоаппарата

В целом сам прибор состоит из двух частей: фотоаппарат (его называют иногда тушкой или корпусом фотоаппарата) и объектив. Тушка вместе с объективом выглядит так.

Далее представим схематическое изображение прибора. Оно отражает структуру «в разрезе». На рисунке ниже под цифрами обозначены основные узлы фотоаппарата.

Характеристика основных обозначений на фото:

1. Объект есть набор линз, способных пропускать свет, тем самым формируя изображение.
2. Внутри самого объекта расположена диафрагма, представляющая собой набор лепестков, наложенных друг на друга таким образом, что формируется круглое отверстие.
3. Площадь этого круга будет зависеть от того, на какое расстояние будут сдвинуты лепестки от начального положения. Получается, что диафрагма служит для регулирования количества света, который пропускается. У нее есть способность открываться и закрываться. Если она закрыта полностью, то площадь отверстия минимальна и попадание света также находится на минимуме. Если она открыта, то картина обратная.
4. Далее свет, который прошел через диафрагму, попадает на полупрозрачное зеркало под номером 3. Если убрать объектив, то самое первое, что мы увидим внутри, будет как раз зеркало. На нем идет разделение потока света на две части.
5. Первая половина потока света далее попадает в систему фокусировки под номером 4. Данная система есть не что иное, как несколько фазовых датчиков, определяющих факт нахождения изображения в фокусе. Эти элементы создают задание по перемещению линз таким образом, чтобы в итоге нужный объект оказался в фокусе.
6. Следующая часть потока света движется к фокусировочному экрану 5. Он позволяет оценить точность фокуса и определить, какой будет ГРИП в итоговом варианте снимка.
7. Далее после экрана фокусировки свет поступает в пентапризму в фотоаппарате. Картинка, которая идет с объектива 1 на зеркало 3, перевернута. Пентапризма в фотоаппарате состоит из двух специальных зеркал, переворачивающих изображение, для того чтобы оно приняло нормальное расположение в видоискателе.
8. Далее с пентапризмы свет движется в видоискатель, где видно итоговое изображение (не перевернутое). Главные характеристики видоискателя: покрытие, размер, светлость. В настоящее время в продвинутых фотоаппаратах его покрытие составляет около 96-100%. Если оно менее 100%, то в такой ситуации фотография получается немного больше, чем видно самому фотографу. Однако такое отклонение незначительно. Если разрешение матрицы высокое, то все лишнее можно будет убрать. Размер видоискателя определяется его площадью. Его светлость определяется его качеством и светопропускаемостью стекол. При увеличении размера видоискателя и повышении светлости стекол фотографу становится проще проводить фокусировку и определять, попал ли объект в фокус. Любому фотографу приносит большое удовольствие работать с такими аппаратами. Однако их установка возможна, как правило, только в топовые фотоаппараты, а также в те, что выше среднего уровня по цене. После того как полностью проведена настройка фотоаппарата и всех его параметров, фотограф нажимает кнопку спуска. В данный момент зеркало приподнимается и световой поток попадает на самый главный элемент аппарата - на матрицу.

1. На рисунке зеркало поднимается, открывается затвор 1. В зеркальных аппаратах затвор механический и определяет время поступления на матрицу 2. Данный промежуток времени называют выдержкой (или время экспонирования матрицы). Главные характеристики затвора следующие: лаг и скорость. С помощью лага можно определить, как быстро открываются шторки затвора после нажатия спуска. Чем меньше этот лаг, тем выше вероятность того, что проносящаяся мимо машина будет запечатлена на фото качественно. Как правило, у зеркальных фотоаппаратов лаг затвора небольшой. Измеряется он в миллисекундах. Скорость затвора характеризует минимальное время его открытия, что означает минимальную выдержку. Если взять бюджетную камеру, то это значение составляет 1/4000 с. Если взять дорогую, то время составит уже 1/8000 с. При поднятом зеркале свет никуда не попадает, а двигается напрямую на матрицу. Например, в ситуации, когда мы используем зеркальную камеру, при фотографировании все время смотрим в видоискатель, то после нажатия спуска первое, что мы увидим, - это черное пятно. Это время определяется выдержкой. При установке выдержки 5 секунд после нажатия на спуск черное пятно будет наблюдаться это же время. После того как матрица зеркального фотоаппарата будет экспонирована, зеркало вернется в исходное положение, и свет опять будет поступать в видоискатель. Таким образом, существуют два основных элемента, которые регулируют поток света, попадающего на сенсор. Первый из них – это диафрагма 2. Она определяет количество света. который пропускается. Второй – это затвор, регулирующий выдержку, или промежуток времени, в течение которого свет способен попасть на матрицу. Именно эти два механизма лежат в основе функционирования зеркального фотоаппарата. От того, как они сочетаются, зависит эффект от процесса фотографирования. Для фотографа важно понимать их смысл.
2. Матрица 2 может быть представлена как микросхема со светочувствительными элементами (фотодиодами), который имеют способность реагировать на свет. Перед матрицей в фотоаппарате установлен светофильтр, который несет ответственность за получение цветной картинки. Важные характеристики матрицы: размер и соотношение сигнал/шум. Чем выше эти параметры, тем лучше для качества фотографий.

После матрицы изображение попадает на преобразователь АЦП, откуда движется в процессор. Далее обрабатывается, и идет сохранение в карту памяти.

Еще одной существенной деталью зеркальной камеры является репетир диафрагмы. Фокусировка производится при абсолютно открытой диафрагме. Когда в настройках фотоаппарата выставляется закрытая диафрагма, фотограф не увидит никаких изменений в видоискателе. Для того чтобы увидеть, как выйдет кадр, можно нажать кнопку. При этом происходит открытие диафрагмы до установленного значения, изменения можно увидеть.

Основные режимы

Режимы фотоаппарата, как правило, сгруппированы по следующим четырем направлениям:

• автоматический, при котором камера сама определяет все настройки;
• портретный применяется для съемки людей и позволяет максимально выделить объем за счет размытия заднего фона;
• пейзажный режим придает максимальную глубину резкости, за счет чего можно получить отличную четкость;
• макрорежим позволяет выполнить максимальное приближение с фокусировкой на объект;
• спортрежим подходит для съемки спортивных соревнований и движущихся объектов;
• ночной портрет для съемки в плохо освещенных местах с помощью вспышки;
• программный автоматический P дает возможность установить баланс белого, чувствительность матрицы, настройки jpeg. Применяется, когда нет времени на ручные настройки;
• режим приоритета выдержи S, при котором фотограф выставляет выдержку, а фотоаппарат - диафрагму. Применяется, когда нужно подчеркнуть движение в кадре;
• режим приоритета диафрагмы А позволяет выставить значение диафрагмы, а выдержку подбирает фотоаппарат. Применяется, когда снимают портрет;
• ручной режим М: все параметры устанавливаются фотографом самостоятельно. Идеален для ночной съемки и студийных фотографий.

Зеркальный фотоаппарат Canon

Зеркальные фотоаппараты "Кэнон" изготавливаются лидером мирового рынка видео- и фототехники. Логотип этой компании используется на всех любительских и профессиональных устройствах. Практически за столетие собственной истории фирма утвердила профессионализм в работе, выпустив одну из наилучших моделей фотоаппаратов. В числе самого широкого ассортимента каждый пользователь может найти себе камеру в соответствии со своими предпочтениями.

Компания Canon на рынке современной электроники является одним из флагманов в плане производства фотоаппаратуры. Она является самым передовым производителем в разработке зеркальных камер. Широкий ассортимент позволяет подобрать пригодную модель. Продукция компании всегда характеризуется высоким качеством выполнения и хорошей сборкой зеркальных фотоаппаратов "Кэнон". Данная фирма разработала серию Electronic Optical System (EOS) - зеркальные камеры с автоматической фокусировкой.

Заключение

Исследуемые в рамках данной статьи камеры позволяют делать качественные снимки благодаря большой матрице в устройстве зеркального фотоаппарата. Именно поэтому их применяют в своей работе профессиональные фотографы и любители, которые серьезно занимаются фото. Важным фактором известности зеркального фотографического оборудования является также сменная оптика.