Как сделать фотоаппарат
Обновлено: 05.07.2024
В этой главе я попытаюсь опровергнуть некоторые устойчивые стереотипы современной фотографии, а также рассказать об известных технических решениях, которые, на мой взгляд, могут найти применение в цифровой фотографии. Фотоаппарат с самого начала был неким блочным конструктором, и каждый мог собрать то, что ему больше подходило, поэтому и вопрос о стандартизации, взаимозаменяемости деталей всегда стоял очень остро. В аппарате условно можно выделить следующие основные блоки. Светочувствительный материал. Объектив. Система взаимного перемещения объектива и светочувствительного материала, т. е. система фокусировки. Затвор, обеспечивающий заданное время экспозиции.
Последней каплей, сподвигнувшей меня на создание собственной камеры, было анонсирование стандарта Four Thirds. В этом стандарте четко определен размер кадра, но на момент написания статьи мне не удалось найти в сети Internet ни размера базового отрезка, ни чертежей байонета. Любой стандарт подразумевает, что существует документация, по которой можно создать совместимые устройства. Для крепления объективов в аппаратуре, совместимой со стандартом 4/3, я такой документации не нашел. На мой взгляд, в этом стандарте объединены две независимые вещи. Крепление объектива не обязательно связано с полем изображения и с размером кадра.
Светочувствительный материал
Есть еще одна проблема которая возникает при использовании матрицы большой площади с объективами, имеющими короткий задний фокус. Это существенные углы падения лучей на край кадра. Перед большинством матриц расположен фильтр, отрезающий ультрафиолетовую и инфракрасную область спектра. Этот фильтр представляет собой плоскопараллельную стеклянную пластину толщиной в несколько миллиметров и способен существенно сместить и отразить значительную часть краевых лучей. Возможно, в этих камерах стоит отказаться от фильтра перед матрицей и, как в первых камерах Kodak DCS, использовать фильтр перед объективом. Однако его площадь должна быть существенно больше и соответственно его стоимость может оказатся ощутимой.
Крепления объективов
Когда проектируется любое устройство, всегда рассматривается вопрос, как оно будет взаимодействовать с ранее созданными. Примерно сто лет назад было предложено любопытное устройство наподобие ирисовой диафрагмы, которое позволяло крепить объектив с любой резьбой. Тогда же вовсю использовалась идея с одним большим отверстием и массой понижающих переходных колец.
На мой взгляд, нет смысла изобретать велосипед, когда можно использовать уже имеющиеся стандарты. Хорошо известны и не закрыты никакими патентами резьбовые стандарты М39 с базовым отрезком 28,8 мм, М42 с базовым отрезком 45,5 мм (ГОСТ 10332-72), байонетные соединения К (ГОСТ 24692) и с недавнего времени М (срок действия патента на него закончился). Чем короче базовый отрезок, тем большее количество объективов через соответствующие переходники может быть установлено на камеру. Переходник резьба — резьба очень прост в изготовлении (для изготовления требуется только токарный станок), переходник резьба - байонет проще, чем байонет — байонет, поэтому предлагаю вернуться к стандарту М39. Объективы от кинокамер с меньшим базовым отрезком тоже, скорее всего, удастся установить через переходник в форме стакана, ведь диаметр оправы этих объективов обычно меньше 30 мм.
Современные объективы сопрягаются с камерой не только механически, но и электрически. Контакты для передачи информации можно сделать на камере в виде гнезд для штекеров, их, пожалуй, запатентовать не проще, чем колесо, хотя, чем черт не шутит, поэтому спешу опубликовать идею. Сигналы на контактах 0 и 1 (с достаточным током нагрузки, чтобы при желании их можно было использовать и для аналогового управления); контакты: перемещение объектива вперед, перемещение объектива назад, открыть затвор, закрыть затвор (здесь есть избыточность, но при необходимости можно использовать только один контакт), синхронизация вспышки, закрытие диафрагмы, значение диафрагмы — 4 контакта (16 значений должно хватить, но можно заложить и 5й контакт), изменение фокусного расстояния — 2 контакта, контакты для передачи информации обратно от объектива к камере: фокусное расстояние, дистанция (вероятно, для этого стоит использовать 3х-проводной последовательный порт). Другими словами, в простейшем случае, если мы используем объективы с прыгающей диафрагмой, то мы устанавливаем диафрагму на объективе, вносим поправку в экспозицию, соответствующую ступеням закрытия диафрагмы. Фокусировка и замер экспозиции происходит при полностью открытом объективе, при нажатии на спуск подается сигнал на переходное кольцо, сердечник втягивается в соленоид и толкает шток привода диафрагмы объектива (в качестве пояснения см. блок-схему в конце статьи).
Фокусировка
Исторически фокусировка может осуществляться, как перемещением объектива, так и перемещением фоточувствительной пластинки. Последний вариант первоначально в основном и использовался. Перемещение объектива конструктивно оказалось более простым и при переходе на пленку стало основным. Но неверно думать, что в пленочных аппаратах не было конструкции с перемещением для фокусировки пленки, а не объектива. Они были.
Фокусировка состоит не только из перемещения, но и из перекоса объектива относительно чувствительного материала. Первые камеры это повсеместно использовали. В последующем от этого практически отказались. В частности, из-за того, что визуальная наводка по матовому стеклу не обеспечивала оперативности, а дальномерные камеры позволяли сфокусироваться только на одной точке. Во многих случаях лучшую фокусировку обеспечивает точная шкала дистанций на оправе хорошо отъюстированного объектива, а самым точным способом измерения расстояния до объекта является рулетка. Преимуществом зеркальных камер было то, что при точной юстировке фильмового канала и матового стекла можно было не задумываться о точности изготовления базового отрезка конкретного объектива. Если изображение резко на матовом стекле, то оно будет резким и на пленке. Однако, зеркальные цифровые камеры, на мой взгляд, конструктивно нелогичны. Нет смысла фокусироваться по дополнительному матовому стеклу, когда мы имеем возможность фокусироваться по изображению на ЖК экране. Сегодняшнее качество ЖК экранов вполне сопоставимо с крупнозернистым матовым стеклом, и сегодняшняя техника позволяет создать ЖК экраны, не уступающие по характеристикам лучшим матовым экранам.
Потом появился автофокус. Обычно он реализовывался отдельным мотором в каждом объективе или реже мотором камеры, перемещавшим объектив, как в камерах Pentax. Самой интересной автофокусной камерой, позволявшей работать с обычными объективами, был и остается Contax AX (1996 г?), в котором перемещается фактически вся начинка камеры относительно объектива. Ниже приведена схема из рекламного буклета.
Обидно, но на сайте Contax об этой камере нет ни слова, и, возможно, самая интересная камера выпала из официальной истории. На других сайтах сохранился пресс-релиз фирмы с описанием истории создания камеры.
Перемещать рулон пленки довольно неудобно, потому что он занимает существенно больше места, чем собственно кадровое окно. С механизмом транспортировки он может иметь и довольно значительный вес. Сегодняшние матрицы незначительно больше кадрового окна и существенно легче объектива. Перемещать их представляется куда более логичным решением, тем более, что оно уже реализовано во многих сканерах.
Потом появился автофокус по множеству точек. И вот здесь непонятно. Плоскость можно провести через три точки. Зачем больше трех точек автофокусировки, уже неясно. Возможно, потому, что из целого множества используются каждый раз только три. Но реально плоскость сегодня не перекашивается, т. е. используется только одна точка фокусировки. Матрица много легче объектива. Перемещать ее тоже легче. Коль у нас есть несколько точек фокусировки, логично использовать не только перемещение, но и перекос матрицы. Если у нас есть три точки автофокусировки, то, поставив три мотора, мы получим систему автофокусировки, сопоставимую по возможностям с дорожными камерами столетней давности.
Затвор
Конструкции и схемы затворов подробно рассмотрены в статье. В принципе, затвор не обязательно должен быть элементом камеры, он может быть и внешним — в виде крышки на объектив или встроенным в объектив. В камере необходимо предусмотреть возможность управления внешним затвором. В идеале, как у некоторых среднеформатных камер, желательно иметь два затвора: один — фокальный, непосредственно перед чувствительным элементом, который работает в случае, если объектив не снабжен собственным центральным затвором, другой — центральный, встроенный в объектив.
К функциям затвора следует отнести и синхронизацию импульса вспышки. Подробнее и нагляднее можно посмотреть в статье. Что и как было сделано
За основу была взята камера Casio QV 3000. Как выглядит эта камера в разобранном, виде можно посмотреть здесь. Узел, объединяющий объектив, матрицу и видоискатель, выглядит так:
Блок объектива был полностью разобран. Были удалены: видоискатель, все линзы объектива, моторы, управляющие изменением фокусного расстояния и фокусировкой. Эти двигатели выглядят так:
Простейший фотоаппарат можно изготовить за пару минут из любых подручных материалов. Например Вы можете сделать фотоаппарат своими руками из спичечного коробка. Изображение должен проецировать на плёнку объектив. И как же спичечный коробок будет это делать, спросите Вы. Всё очень просто, роль объектива может играть маленькое отверстие проколотое в нужном месте — такой фотоаппарат могут называть стеноп, пинхол или камера обскура.
Итак, приступаем к изготовлению самодельного фотоаппарата. Первым делом нужно вырезать кадровое окно соответствующее кадру плёнки. Для разметки можно использовать уже проявленную плёнку.
Далее необходимо покрасить внутреннюю часть коробка в чёрный цвет, что бы внутри не отражался свет. Вполне подойдёт чёрный маркер, или можно использовать чёрную бархатную бумагу.
Дальше вырезаем небольшое квадратное окошко на внешней части коробка, так чтобы оно было в центре нашего кадрового окна.
Накладываем на маленькое окно кусочек фольги и заклеиваем изолентой, затем делаем отверстие ровно по центру. Это приспособление и будет вместо объектива, если Вы сделали всё аккуратно изображение должно фокусироваться на плёнку внутри коробка. Если изображение будет обрезаны или смещённым, поэкспериментируйте с кусочком фольги (из за слишком большого отверстия изображение будет не резким).
Далее изготовим механизм перемотки плёнки. Первым делом сделаем счётчик кадров, для этого возьмём кусочек кольца от пластиковой бутылки или скрепки для тетрадей. Изолентой закрепляем полоску на контейнере с плёнкой. Чтобы перемотать плёнку на следующий кадр, прокручиваем её на десять щелчков.
Теперь собираем все части вместе. Протягиваем плёнку через коробок и и закрепляем её во втором контейнере. Изолентой приклеиваем контейнеры к коробку.
Примерно так должно получиться.
И обратная сторона.
В таком самодельном фотоаппарате нет затвора и видоискателя, просто направляйте его на объект съёмки и открывайте пальцем отверстие. Выдержка относительно небольшая — не более 0.5 сек в солнечный день. Проявив фантазию можно придумать затвор например из кусочка картона с резинкой.
Для удобства можно наклеить треугольник из буаги на ребро коробка, чтобы знать примерные границы кадра.
Австралийский фотограф Колин Лоу делает очень простые фотокамеры из чего придется: из картошки или, например, ореха баобаба.
Свет попадает в камеру обскуру через маленькое, не больше миллиметра, отверстие. На стенке помещается фоточувствительный элемент, по сторонам — механизм его подачи. Главное во всей конструкции — не допустить попадания света в камеру через другие отверстия. Картофелина и орех баобаба отлично справляются с этой задачей. Получаются Баобабаппарат и Бульбокамера со следующими характеристиками:
Сложность:
В маленькой коробочке
Есть большой секрет!
Нажимаем кнопочку —
Вспышка! Яркий свет!
Яркие моменты
Сохранить нам рад
Маленький помощник —
Фотоаппарат!
Материалы:
- цветной картон;
- цветная бумага;
- белая бумага;
- ножницы;
- клей;
- цветные карандаши или фломастеры.
Как сделать:
Наш фотоаппарат готов! Можно фотографировать всё вокруг: любимую маму, сильного папу, весёлых братьев и сестёр, пушистого котёнка или дом своей мечты! Творческого вам вдохновения и прекрасных снимков!
Читайте также: