Как устроен и работает зеркальный фотоаппарат

Как устроен зеркальный фотоаппарат

Устройство зеркального фотоаппарата отличается сложностью от другой фототехники. Но оно оправдано качеством, которое в умелых руках дают такие устройства. Что такое DSLR фотоаппарат и какие функции выполняют все устройства и элементы, собранные под корпусом этого монстра фотоиндустрии, дальше рассмотрим по подробнее.

Что такое зеркальный фотоаппарат

Цифровой зеркальный фотоаппарат, DSLR (англ. Digital single-lens reflex camera) — цифровой фотоаппарат, построенный на основе принципа однообъективной зеркальной камеры, использовавшегося в плёночной фотографии. Зеркальной называется фотокамера, оборудованная специальным зеркалом. Оно отображает изображение с линзы. Работу такого цифрового устройства можно сравнить с перископом.

Зеркальные фотоаппараты бывают двух типов:

  • однообъективные;
  • и двухобъективные.

Первый тип устройств распространен больше. А вторым пользуется лишь узкий круг фотографов.

Основные элементы зеркального фотоаппарата

Конструкция зеркальных цифровых фотокамер считается одной из самых функциональных и совершенных по сравнению с другими видами фототехники. Устройство таких камер мало чем отличается. В стандартный набор входят:

    • видоискатель;
    • пентапризма;
    • объектив;
    • зеркала;
  • матрица;
  • стабилизатор изображения;
  • диафрагма;
  • затвор;
  • встроенная фотовспышка;
  • автоспуск;
  • процессор.

Видоискатель

Это устройство, благодаря которому фотограф может заранее оценить снимаемую сцену, не нажимая на спусковую кнопку.

Видоискатели отличаются по следующим характеристикам:

  • светлости (в зависимости от свойств и качества стекол, из которых они изготовлены);
  • размеру;
  • покрытию кадра (сейчас оно достигает не меньше 96-100 процентов кадра).

Наиболее удобны в использовании видоискатели больших размеров, выполненные из светлых стекол. Но их, как правило, не найти в любительском сегменте. Ими оснащают модели выше среднего уровня.

Как правило, в DSLR фотоаппаратах устанавливают один из трех видов видоискателей:

Пентапризма

Устройство, состоящее из 2 зеркал. Пентапризма принимает световой поток после его прохождения через фокусировочный экран. Изначально изображение поступает в перевернутом виде. Именно зеркала пентапризмы приводят его в обычный вид, который можно посмотреть в видоискателе.

Объектив

Это особая оптическая система. Она состоит из линз, укрытых под корпусом. Линзы бывают пластиковыми и стеклянными. Первое характерно для бюджетных моделей.

Объективы дают возможность создавать четкие и резкие снимки.

Они работают по следующему принципу: световой поток проходит через линзы, преломляется и создает картинку на матрице цифровой фотокамеры.

Существует огромное количество различных фотообъективов, созданных под конкретные или универсальные задачи. Но у всех из них есть 3 основные характеристики. Это:

Зеркала

Пройдя через диафрагму объектива, свет оказывается на зеркале. Здесь его поток разделяется на два. Один проходит к фазовым датчикам (предварительно отразившись от вспомогательного зеркала). Благодаря этому система автоматически фокусируется на нужном объекте. Вторая часть светового потока отправляется к фокусировочному экрану (или матовому стеклу). Так фотограф может оценить будущий снимок и правильность фокусировки. Выше экрана фокусировки находится выпуклая линза. Она увеличивает размер снимаемой картинки.

После нажатия кнопки спуска зеркало убирается, чтобы не мешать потоку света воздействовать на матрицу.

Зеркало цифрового зеркального фотоаппарата можно рассмотреть, сняв объектив.

Матрица

Матрицей фотокамеры называют аналоговую или цифро-аналоговую микросхему, оснащенную фотосенсорами. Последние превращают световую энергию в электрический заряд. То есть, благодаря матрице оптическое изображение становится аналоговым сигналом или цифровыми данными. Цепочка действий выглядит так:

При этом изображение было бы черно-белым, если бы перед матрицей не был установлен специальный светофильтр, отвечающий за свет.

Матрицы цифровых устройств отличаются:

Также существует 2 типа микросхем:

  • усеченные или кропнутые (Crop);
  • полнокадровые (Full Frame) – их размер равен кадру фотопленки – 35 мм.

Стабилизатор изображения

Предназначен для предотвращения смазанности кадров, еще называемой шевеленкой. Смазанность может появиться из-за дрожания рук или случайного перемещения камеры.

В зеркальных фотоаппаратах бывает 3 вида стабилизаторов:

  • электронные (цифровые);
  • оптические;
  • с подвижной матрицей.

Диафрагма

Диафрагмой называют механизм, который регулирует световой поток, попадающий на матрицу цифрового фотоаппарата. Она расположена внутри объектива между линзами.

Именно диафрагма влияет на глубину резкости (ГРИП) на снимке. Чем больше она открыта, тем ГРИП меньше. Благодаря этому свойству фотографы создают различные эффекты, например, выделяют резкостью снимаемого человека, а все остальное размывают, превращая в фон.

Диафрагма обозначается буквой “f”.

Затвор

Устройство расположено между матрицей и зеркалом цифровой фотокамеры. Срабатывает после нажатия кнопки спуска зеркального фотоаппарата. Регулирует доступ света к матрице. Затвор связан с таким важным понятием как выдержка. Так называют отрезок времени, в течение которого затвор остается открытым.

Зеркальные фотоаппараты бывают оборудованы 2 видами затворов:

  1. электронными или цифровыми;
  2. и механическими.

Также существуют модели фотокамер, в которых совмещены эти 2 типа.

Встроенная фотовспышка

Фотовспышка дает возможность осветить предметы и людей, расположенных вблизи от фотоаппарата. Однако встроенные устройства маломощны и не дают объемного изображения, поэтому большинство зеркальных фотокамер оснащены специальным разъемом для подключения внешней вспышки. Профессионалы не рекомендуют

использовать встроенную вспышку. Это считается плохим тоном из-за низкого качества результата.

Автоспуск

Это отложенное срабатывание кнопки спуска, через определенное время, после ее фактического нажатия.

Дает возможность делать классический автопортрет, не в формате селфи (что с зеркальным фотоаппаратом воплотить достаточно сложно). А также используется для устранения колебания устройства при съемке со штатива.

Процессор

Это мозг цифрового фотоаппарата. Он занимается:

  • расчетом экспозиции;
  • управлением вспышкой, автофокусировкой, интерфейсом устройства;
  • обработкой данных с матрицы;
  • сохранением снимка на карте памяти;
  • регулировкой баланса белого, резкости, светочувствительности, шума и других параметров;
  • обеспечением связи с другими устройствами – например, с ноутбуком или стационарным компьютером.

Кнопки управления цифровой фотокамеры

Дают возможность оперативно изменять различные настройки, не тратя время на вход и перемещение по меню. Например, быстро отрегулировать диафрагму, светочувствительность, баланс белого и другие функции (решает производитель).

Зеркальная цифровая фотокамера состоит их множества элементов, каждый из которых незаменим. Изучив принцип работы своего фотоаппарата, можно добиться отличных кадров, которые через определенное время будут радовать не только друзей и родственников, но и профессионалов.

Устройство фотоаппарата

Впервые ощутив в своих руках фотоаппарат и попробовав сделать несколько кадров, у любого новичка возникает вполне логичный вопрос: «Как это работает?», «Из чего состоит современный фотоаппарат?». В этой статье мы постараемся как можно детальней описать устройство камеры и сделать это легко и интересно. Поехали!

Так из чего состоит цифровой фотоаппарат?

  • Тушка или как многие профессионалы говорят body (англ. «тело») – корпус, состоящий из пластика или сплава магния, не пропускает свет.
  • Байонет – к нему прикрепляют объективы.
  • Объектив – состоит из системы линз (1). С помощью него изображение объектов съемки проецируется на матрицу.
  • Диафрагма – это перегородка (2), которая находится внутри объектива, а также имеет вид лепестков. Они образуют отверстие, диаметр которого можно регулировать.
  • Зеркало (3) – важнейшая вещь. Оно направляет изображение, которое создает объектив, к фокусировочному экрану (6), а затем через пентапризму (7) в видоискатель (8).
  • Экран фокусировки – матовая пластина, с помощью которой фотограф видит изображение через видоискатель.
  • Пентапризма – элемент, который переворачивает изображение.
  • Видоискатель – своего рода «глазок», через который фотограф видит будущий снимок.
  • Сенсор – электронная матрица (5), которая, чувствуя свет, заменяет в устройстве зеркального фотоаппарата пленку.
  • Процессор – считывает и обрабатывает изображения, возникающие на матрице.
  • Карта памяти – бережно хранит наши фотографии.
  • Затвор – это механические шторки (4), которые находятся между сенсором и зеркалом фотокамеры. В момент съемки они временно открываются таким образом, чтобы свет, попал на матрицу.
  • Аккумулятор – питание камеры и всех ее элементов.
  • Штативное гнездо (11) – разъем для штатива.
  • «Горячий башмак» (10) – к нему подключается внешняя вспышка.
  • Дисплей (9) – для просмотра фотографий, а также для настройки необходимых параметров съемки.
  • Управление – различные кнопочки, колесики и диски для управления и настройки фотокамеры.
Читайте также  Как выбрать наушники для игр

Мы перечислили далеко не все части, но лучше ограничится этим набором, дабы при разборе принципов действия в дальнейшем не запутаться.

Устройство цифрового фотоаппарата: принцип действия

Всем начинающим фотографам (особенно мальчикам) наверняка интересно, что происходит внутри фотоаппарата в тот момент, когда вы решаете сделать кадр и нажимаете на кнопку. А происходит следующее:

  1. При съемке в автоматическом режиме объектив самостоятельно фокусируется на предмете.
  2. Затем механический или оптический стабилизатор изображение делает свое дело, а именно – стабилизирует изображение.
  3. Опять же при съемке в авто-режиме, камера сама подбирает параметры: выдержку, диафрагму, ISO, а также баланс белого.
  4. После чего зеркало(3) поднимается.
  5. А затвор(4) открывается.
  6. Свет, который проходит через объектив, формирует изображение на матрице, которое потом считывается процессором и сохраняется в карту.
  7. Затвор закрыт.
  8. Зеркало опущено.

Из чего состоит объектив фотоаппарата

Сейчас существует столько различных видов и марок объективов, что разобраться в составе каждого в рамках небольшой информативной статьи просто не реально. Устройство объектива зеркального фотоаппарата может насчитывать разное количество оптических элементов или линз. Они могут соединяться друг с другом или же, напротив, разделяться небольшим пространством. В простых объективах обычно используют систему, которая может состоять от одной — до трех линз. Что касается дорогих качественных объективов, то количество линз в системе может быть около десятка и больше.

Устройство вспышки фотоаппарата

Самый главный элемент любой электронной вспышки – это импульсная ксеноновая лампочка. Это запаянная стеклянная трубка (дугообразная, спиральная, прямая или кольцевая), которая наполнена ксеноном. На концах трубки имеются впаянные электроды, снаружи располагается зажигательный электрод, который представляет собой полосочку мастики или отрезок проволоки, проводящей ток.

  • Встроенные – не особо мощные, дают плоское изображение, создают резкие контрастные тени. Не способны выделить структуры объекта съемки. Отлично подходят для использования при ярком естественном освещении, подсвечивают резкие тени. Но стоит отметить, что профессиональные фотографы не советуют использовать встроенную вспышку при съемке.
  • Закрепленные – мощнее, чем встроенные, также их можно настраивать как в ручном режиме, так и в автоматическом.
  • Не прикрепленные к фотоаппарату – обычно такие устанавливают на штатив. С помощью них можно изменять условия освещения, играть со светом.
  • Макровспышки – применяются для макросъемки. Выглядят как небольшое кольцо, которое устанавливается на объективе камеры.

Устройство затвора фотоаппарата

Как мы уже писали выше, затвор в фотоаппарате используется для того, чтобы перекрыть поток света, который проецирует объектив на матрицу или пленку. Открывая затвора на заданное время выдержки, количество света дозируется – так регулируют экспозицию.

  1. дисковой секторный затвор;
  2. затовры-жалюзи;
  3. центральный затвор;
  4. диафрагменный затвор;
  5. фокальный затвор.

Устройство матрицы фотоаппарата

Современная матрица представляет собой небольшую микросхему. Поверхность этой микросхемы составляет множество светочувствительных элементов, каждый из которых представляет собой самостоятельный светоприемник. Он преобразует свет в некий сигнал, который после обработки сохраняется на карте памяти. Снимок, который получает фотограф, состоит из комплекса записанных электронных сигналов с каждого светочувствительного элемента. Интересно, правда?

Устройство фотоаппарата зенит

Из чего состоит зеркальный фотоаппарат, мы уже выяснили, теперь пришел черед пленочной камеры «Зенит». Он состоит из:

  • объектива;
  • зеркала;
  • затвора;
  • фотопленки;
  • матового стекла;
  • конденсор (линза);
  • пентапризма или пентазеркало;
  • окуляр.

Конечно, мы перечислили далеко не все. Для того, чтобы подробней узнать, из чего состоит фотоаппарат (как цифровой, так и пленочный), вам необходимо записаться на наши онлайн-курсы, где опытный преподаватель расскажет вам о каждой гаечке и продемонстрирует все на наглядном примере.

Устройство фотоаппарата

В предыдущей статье в разделе технических основ фотодела мы рассматривали виды фотоаппаратов. Если кто не читал статью, настоятельно рекомендую ознакомиться, потому что тема сегодняшней статьи будет перекликаться с предыдущей. Для всех остальных еще раз повторю резюме. Существует три типа фотоаппаратов: компактные, беззеркальные и зеркальные. Компактные – самые простые, а зеркальные – самые продвинутые. Практический вывод статьи заключался в том, что для более-менее серьезного занятия фотографией следует остановить свой выбор на беззеркалках и зеркалках.

Сегодня мы поговорим об устройстве фотоаппарата. Как и в любом деле, нужно понимать принцип работы своего инструмента для уверенного управления. Не обязательно досконально знать устройство, но основные узлы и принцип действия понимать надо. Это позволит взглянуть на фотоаппарат с другой стороны – не как на черный ящик со входным сигналом в виде света и выходом в виде готового изображения, а как на устройство, в котором вы разбираетесь и понимаете, куда дальше проходит свет и как получается итоговый результат. Компактные камеры затрагивать не будем, а поговорим о зеркальных и беззеркальных аппаратах.

Устройство зеркального фотоаппарата

Глобально фотоаппарат состоит из двух частей: фотоаппарата (его еще называют body — тушка) и объектива. Тушка выглядит следующим образом:

Тушка — вид спереди

Тушка – вид сверху

А вот так выглядит фотоаппарат в комплекте с объективом:

Теперь посмотрим на схематическое изображение фотоаппарата. Схема будет отображать структуру фотоаппарата “в разрезе” с такого же ракурса, как на последнем изображении. На схеме цифрами обозначены основные узлы, которые мы и будем рассматривать.

После настройки всех параметров, кадрирования и фокусировки фотограф нажимает кнопку спуска. При этом зеркало поднимается и поток света попадает на главный элемент фотоаппарата – матрицу.

С матрицы изображение поступает на АЦП (аналого-цифровой преобразователь), оттуда в процессор, обрабатывается (или не обрабатывается, если ведется съемка в RAW) и сохраняется на карту памяти.

Еще к важным деталям зеркалок можно отнести репетир диафрагмы. Дело в том, что фокусировка производится при полностью открытой диафрагме (насколько это возможно, определяется конструкцией объектива). Выставляя в настройках закрытую диафрагму, фотограф не видит изменений в видоискателе. В частности, ГРИП остается постоянной. Чтобы увидеть, каким будет выходной кадр, можно нажать на кнопку, диафрагма прикроется до установленного значения и вы увидите изменения до нажатия на кнопку спуска. Репетир диафрагмы устанавливается на большинстве зеркалок, но мало кто им пользуется: новички часто о нем не знают или не понимают назначения, а опытные фотографы примерно знают, какой будет ГРИП в тех или иных условиях и им легче сделать пробный кадр и в случае необходимости поменять настройки.

Устройство беззеркального фотоаппарата

Давайте сразу посмотрим на схему и будем обсуждать предметно.

Беззеркалки не в пример проще зеркалок и по сути являются их упрощенным вариантом. В них нет зеркала и сложной системы фазовой фокусировки, а также установлен видоискатель другого типа.

В общем все выглядит просто замечательно – убраны сложные конструктивные механические элементы (зеркало, датчики фокусировки, фокусировочный экран, пентапризма, затвор). Это значительно облегчило и удешевило производство, уменьшило в размере и весе аппараты, но также создало массу других проблем. Надеюсь, вы помните их из раздела о беззеркалках в статье о типах фотоаппаратов. Если нет, то сейчас мы их обсудим, попутно разбирая, какими техническими особенностями обусловлены эти недостатки.

Читайте также  Что можно приготовить в пароварке

Первая главная проблема – видоискатель. Так как свет попадает прямо на матрицу и никуда не отражается, то мы не можем видеть изображение напрямую. Мы видим лишь то, что попадает на матрицу, потом непонятным образом преобразуется в процессоре и выводится на непонятно какой экран. Т.е. в системе существует множество погрешностей. Мало того, у каждого элемента имеются свои задержки и изображение мы видим не сразу, что неприятно при съемке динамических сцен (из-за постоянно улучшающихся характеристик процессоров, экранов видоискателей и матриц это не так критично, но все равно имеет место быть). Изображение выводится на электронный видоискатель, у которого высокое разрешение, но которое все равно не сравнится с разрешением глаза. Электронные видоискатели имеют свойство слепнуть при ярком свете из-за ограниченной яркости и контрастности. Но более чем вероятно, что в будущем эту проблему преодолеют и чистое изображение, пропущенное через ряд зеркал канет лету также, как и “правильная пленочная фотография”.

Вторая проблема возникла из-за отсутствия фазовых датчиков автофокуса. Вместо них используется контрастный метод, который по контуру определяет, что должно быть в фокусе, а что – нет. При этом линзы объектива перемещаются на определенное расстояние, определяется контрастность сцены, линзы перемещаются опять и снова определяется контрастность. И так до тех пор, пока не будет достигнута максимальная контрастность и камера не сфокусируется. Это занимает слишком много времени и такая система менее точна, чем фазовая. Но в то же время контрастный автофокус представляет собой программную функцию и не занимает дополнительного места. Сейчас в матрицы беззеркалок уже научились встраивать фазовые датчики, получив гибридный автофокус. По скорости он сопоставим с системой автофокусировки у зеркалок, но пока что устанавливается только в избранных дорогих моделях. Думаю, в будущем эта проблема также будет решена.

Третья проблема представляет собой низкую автономность из-за напичканности электроникой, которая постоянно работает. Если фотограф работает с камерой, то все это время свет поступает на матрицу, постоянно обрабатывается процессором и выводится на экран или электронный видоискатель с высокой скоростью обновления – фотограф ведь должен видеть происходящее в реальном времени, а не в записи. Кстати, последний (я про видоискатель) тоже потребляет энергию, и не мало, т.к. его разрешение высоко и яркость с контрастностью должны быть на уровне. Отмечу, что при увеличении плотности пикселей, т.е. при уменьшении их размера при одном и том же энергопотреблении неизбежно снижается яркость и контрастность. Поэтому на питание качественных экранов с высоким разрешением расходуется много энергии. В сравнении с зеркалками количество кадров, которое можно сделать от одного заряда батареи, в несколько раз меньше. Пока что эта проблема критична, потому что значительно уменьшить энергопотребление не получится, а рассчитывать на прорыв в элементах питания не приходится. По крайней мере такая проблема долгое время существует на рынке ноутбуков, планшетов и смартфонов и ее решение успехом не увенчалось.

Четвертая проблема представляет собой как преимущество, так и недостаток. Речь идет об эргономике камеры. Вследствие избавления от “ненужных элементов” зеркалочного происхождения уменьшились размеры. Но беззеркалки пытаются позиционировать как замену зеркалкам и размеры матриц это подтверждают. Соответственно, используются объективы не самого маленького размера. Небольшая беззеркалка, похожая на цифрокомпакт, просто исчезает из поля зрения при использовании телевика (объектива с большим фокусным расстоянием, сильно приближающим объекты). Также многие элементы управления спрятаны в меню. В зеркалках они вынесены на корпус в виде кнопок. Да и просто приятнее работать с аппаратом, который нормально ложится в руку, не норовит выскользнуть и в котором можно наощупь, не задумываясь оперативно менять настройки. Но размер камеры – это палка о двух концах. С одной стороны большой размер обладает выше описанными преимуществами, а с другой — малая камера помещается в любой карман, ее можно чаще брать с собой и люди обращают на нее меньше внимания.

Что касается пятой проблемы, то она связана с оптикой. Пока что существует множество байонетов (типов креплений объективов к камерам). Под них сделано на порядок меньше объективов, чем под байонеты основных систем зеркалок. Проблема решается установкой переходников, с помощью которых на беззеркалках можно использовать абсолютное большинство зеркалочных объективов. Простите за каламбур)

Устройство компактного фотоаппарата

Что касается компактов, то у них масса ограничений, основным из которых является малый размер матрицы. Это не позволяет получить картинку с низким шумом, высоким динамическим диапазоном, качественно размыть фон и накладывает еще массу ограничений. Далее идет система автофокусировки. Если в зеркалках и беззеркалках используется фазовый и контрастный виды автофокуса, которые относятся к пассивному типу фокусировки, так как ничего не излучают, то в компактах используется активный автофокус. Камерой излучается импульс инфракрасного света, который отражается от объекта и попадает обратно в камеру. По времени прохождения этого импульса определяется расстояние до объекта. Такая система работает очень медленно и не работает на значительных расстояниях.

В компактах используется несменная низкокачественная оптика. Для них недоступен широкий набор аксессуаров, как для старших собратьев. Визирование происходит в режиме Live View по дисплею или через видоискатель. Последний представляет собой обычное стекло не очень хорошего качества, не связан с оптической системой фотоаппарата, из-за чего возникает неправильное кадрирование. Особенно сильно это проявляется при съемке близлежащих объектов. Продолжительность работы компактов от одного заряда невелика, корпус маленький и его эргономичность еще намного хуже, чем у беззеркалок. Количество доступных настроек ограничено и они спрятаны в глубине меню.

Если говорить об устройстве компактов, то оно простое и представляет собой упрощенную беззеркалку. Здесь меньше и хуже матрица, другой тип автофокуса, нет нормального видоискателя, отсутствует возможность замены объективов, невысокая продолжительность работы от аккумулятора и непродуманная эргономика.

Вывод

Вкратце мы рассмотрели устройство фотоаппаратов различных типов. Думаю, теперь вы имеете общее представление о внутреннем строении камер. Эта тема очень обширна, но для понимания и управления процессами, происходящими при съемке теми или иными фотоаппаратами при различных настройках и с разной оптикой вышеизложенной информации, думаю, будет достаточно. В дальнейшем мы все-таки поговорим об отдельных важнейших элементах: матрице, системах автофокусировки и объективах. А пока давайте на этом остановимся.