1、照相机构造原理（12）焦平面快门编者按：焦平面快门安装在紧靠照相机胶片前的位置上，即在照相镜头的视场光阑附近。焦平面快门有两组起遮光作用的前帘和后帘。快门上弦时，前后帘有一部分相互重叠在胶片前通过，不会使胶片曝光。焦 平 面 快 门 安 装 在 紧 靠 照 相 机 胶 片 前 的 位 置 上 ， 即 在 照 相 镜 头 的 视 场 光 阑 附 近 。 焦平 面 快 门 有 两 组 起 遮 光 作 用 的 前 帘 和 后 帘 。 快 门 上 弦 时 ， 前 后 帘 有 一 部 分 相 互 重 叠在 胶 片 前 通 过 ， 不 会 使 胶 片 曝 光 。 快 门 释 放 时 ， 前 后 帘 之 间
2、 形 成 一 定 的 缝 隙 ， 此 缝隙 以 一 定 的 速 度 在 胶 片 前 面 走 过 ， 使 胶 片 逐 次 进 行 曝 光 。 缝 隙 的 宽 窄 可 以 调 节 ， 以实 现 不 同 的 曝 光 时 间 。一 、 焦 平 面 快 门 的 结 构 形 式按 运 动 方 向 分 ， 有 横 走 式 和 纵 走 式 两 种 ； 按 幕 帘 的 材 料 分 ， 有 幕 帘 式 和 钢 片 式 两 种 。横 走 式 焦 平 面 快 门 ， 其 前 帘 和 后 帘 在 胶 片 36mm 方 向 作 左 右 运 动 ， 快 门 前 帘 和 后帘 通 常 采 用 已 喷 涂 过 橡 胶 的 具
3、有 遮 光 特 性 的 合 成 纤 维 或 绢 丝 织 物 制 成 （ 只 有 极 少 数横 走 式 焦 平 面 快 门 采 用 薄 金 属 片 制 作 前 帘 和 后 帘 ） ， 通 常 称 为 幕 帘 快 门 。 纵 走 式 焦平 面 快 门 ， 其 前 帘 和 后 帘 在 胶 片 24mm 方 向 作 上 下 运 动 ， 以 前 大 多 用 平 板 状 钢 片制 作 ， 近 几 年 又 逐 步 改 用 塑 料 薄 片 制 作 ， 通 常 称 为 钢 片 快 门 。 为 钢 片 快 门 的 大 致 构造 。1、 幕 帘 快 门幕 帘 快 门 通 俗 也 称 为 卷 筒 型 快 门 。 基
4、本 型 式 有 莱 卡 型 的 三 轴 式 和 爱 克 赛 太 型 的 四 轴式 （ 德 国 名 牌 机 ） 。 在 镜 头 互 换 、 测 距 连 动 式 照 相 机 全 盛 时 期 ， 大 部 分 照 相 机 采 用三 轴 式 。 相 反 ， 单 镜 头 反 光 照 相 机 一 般 使 用 四 轴 式 。三 轮 式 结 构 简 单 ， 前 幕 帘 筒 和 后 幕 帘 筒 共 轴 ， 前 幕 帘 筒 轴 还 兼 快 门 速 度 调 节 轴 的 功能 。 由 于 调 节 轴 必 须 进 行 有 关 快 门 动 作 的 全 部 控 制 ， 所 以 旋 转 范 围 要 控 制 在 一 圈 以内 。
5、 因 此 ， 前 幕 帘 筒 、 后 幕 帘 筒 的 直 径 在 上 述 旋 转 角 情 况 下 旋 转 周 长 必 须 超 过 幕 帘的 行 程 。四 轮 式 幕 帘 快 门 将 前 、 后 幕 帘 筒 分 为 两 个 轴 ， 通 过 齿 轮 减 小 旋 转 角 并 设 定 调 速 轴 。作 为 快 门 这 一 单 独 部 件 ， 三 轴 式 零 件 少 ， 利 用 率 高 。 但 从 提 高 幕 帘 速 度 出 发 ， 采 用四 轴 式 有 利 。 这 也 不 是 绝 对 的 ， 若 把 实 际 惯 性 矩 、 主 动 弹 簧 轴 以 及 零 件 数 、 轴 承 摩擦 等 综 合 考 虑
6、的 话 ， 可 以 说 性 能 价 值 比 还 是 三 轴 式 好 。 国 外 美 能 达 照 相 机 和 雅 西 卡/康 太 克 斯 RTS 照 相 机 均 采 用 这 种 快 门 。2、 钢 片 快 门早 期 纵 走 式 快 门 ， 幕 帘 采 用 细 小 金 属 片 钩 组 成 卷 帘 结 构 。 由 于 结 构 复 杂 、 工 艺 性 差 、成 本 高 ， 已 逐 渐 淘 汰 。 60 年 代 开 始 采 用 钢 片 型 式 ， 它 用 几 片 金 属 片 和 操 作 杆 组 成两 组 平 行 四 边 形 四 连 杆 机 构 ， 并 可 形 成 一 定 的 运 动 狭 缝 ， 这 种
7、快 门 通 常 就 叫 钢 片 快门 。下 面 再 来 分 析 一 下 钢 片 快 门 的 特 点 ：（ l） 钢 片 快 门 机 构 是 一 个 完 整 的 组 件 ， 可 以 进 行 专 业 化 生 产 ， 有 利 于 提 高 质 量 ，降 低 成 本 。（ 2） 钢 片 快 门 叶 片 由 于 采 用 高 碳 钢 材 和 可 靠 的 耐 高 、 低 温 的 塑 料 带 ， 具 有 耐 久 、耐 热 、 耐 寒 等 性 能 。（ 3） 叶 片 的 运 动 速 度 快 （ 走 完 24mm 约 6.5 8ms） ， 在 高 速 度 档 时 缝 隙 宽 度 较大 （ 1/1000s 时 ， 缝
8、 隙 宽 度 约 为 3 3.5mm） ， 所 以 曝 光 时 间 稳 定 ， 曝 光 的 不 均匀 性 小 。（ 4） 由 于 叶 片 是 上 下 运 动 的 ， 在 1/125s 档 时 ， 叶 片 已 全 开 画 幅 ， 所 以 X 闪光 同 步 可 达 到 1/100s 或 1/125s。（ 5） 在 单 镜 头 反 光 照 相 机 上 应 用 时 ， 可 以 方 便 地 与 反 光 镜 快 速 返 回 机 构 联 动 。（ 6） 可 内 藏 自 拍 机 （ 机 械 型 钢 片 快 门 ） 。（ 7） MFC 和 MFE 系 列 快 门 将 纯 机 械 控 制 的 钢 片 快 门 发
9、展 为 电 子 控 制 方 式 后 ， 去 除了 机 械 慢 门 和 自 拍 ， 由 继 电 器 控 制 后 帘 释 放 时 间 和 前 、 后 帘 释 放 时 间 ， 实 现 钢 片 快门 的 电 子 自 拍 和 实 现 钢 片 快 门 自 动 曝 光 控 制 。（ 8） 有 利 于 小 型 化 。钢 片 快 门 还 有 一 个 突 出 的 优 点 是 有 效 曝 光 时 间 可 以 更 短 ， 现 已 达 到1/4000s、 1/8000s 和 1/12000s。 并 可 以 单 独 进 行 专 业 生 产 ， 这 个 优 点 是 布 帘 快门 所 望 尘 莫 及 的 。 缺 点 是 ：
10、动 量 和 冲 击 较 大 ， 使 得 照 相 机 拍 摄 时 声 音 大 、 抖 动 量 大 。二 、 焦 平 面 快 门 的 工 作 特 性焦 平 面 快 门 通 常 装 在 紧 靠 照 相 机 胶 片 前 面 ， 一 般 由 两 个 幕 帘 组 成 。 快 门 上 弦 时 ， 前 、后 帘 有 一 部 分 互 相 重 叠 不 漏 光 由 一 端 拉 向 另 一 端 ， 这 时 与 前 、 后 帘 相 连 接 的 开 放 和关 闭 动 力 弹 簧 同 时 被 上 紧 ， 储 藏 能 量 。 当 快 门 打 开 时 ， 前 帘 首 先 开 始 开 启 运 动 ， 而后 帘 仍 被 钩 住 。
11、 根 据 所 选 的 快 门 曝 光 时 间 ， 使 前 、 后 帘 之 间 形 成 该 曝 光 时 间 所 需 的合 适 的 缝 隙 c， 缝 隙 c 以 一 定 速 度 在 胶 片 前 面 通 过 ， 使 胶 片 逐 步 曝 光 。 动 作 结 束后 ， 前 、 后 帘 互 相 叠 合 ， 准 备 下 一 次 上 弦 再 曝 光 。 焦 平 面 快 门 的 曝 光 时 间 由 前 、 后帘 间 缝 隙 c 的 宽 度 和 帘 速 v 所 决 定 ， 改 变 这 两 个 参 数 就 可 以 改 变 快 门 的 曝 光 时 间 。现 在 都 采 用 改 变 缝 隙 c 来 得 到 不 同 的
12、曝 光 时 间 ， 改 变 帘 速 将 引 起 结 构 复 杂 ， 动 作可 靠 性 差 ， 已 不 采 用 。 增 大 缝 隙 c 使 曝 光 时 间 延 长 ， 可 提 高 光 学 有 效 系 数 ， 这 对提 高 快 门 的 工 作 性 能 是 有 利 的 。由 于 幕 帘 运 动 是 以 弹 簧 作 为 原 动 力 来 驱 动 的 ， 它 的 速 度 值 按 照 抛 物 线 规 律 而 变 化 。运 动 开 始 时 速 度 较 慢 ， 以 二 次 方 规 律 增 加 。 为 使 整 个 画 面 能 得 到 均 匀 一 致 的 曝 光 量 ，在 结 构 设 计 上 使 缝 隙 的 实 际
13、 宽 度 ， 在 经 过 象 面 开 始 端 时 狭 些 ， 随 着 移 动 缝 隙 逐 渐 变宽 ， 使 画 面 各 点 曝 光 量 趋 向 一 致 。焦 平 面 快 门 是 使 胶 片 逐 段 曝 光 的 。 现 分 析 画 面 上 的 任 意 一 点 的 曝 光 情 况 ， 当 使 用 镜头 某 一 档 光 圈 值 时 ， 任 一 点 P 从 曝 光 开 始 到 曝 光 结 束 的 时 间 ， 即 为 焦 平 面 快 门 的全 曝 光 时 间 t1。 它 是 由 通 过 P 点 的 缝 隙 速 度 和 宽 度 ， 以 及 胶 片 平 面 到 缝 隙 平 面的 平 均 距 离 所 决 定
14、的 。 任 意 点 P 的 全 曝 光 时 间 由 下 式 表 示 ：t1=(c+D)/v因 为 D=d:f所 以 t1=(c+Dd/f)/v式 中 ： c焦 平 面 快 门 的 缝 隙 ；d快 门 运 动 平 面 与 象 平 面 的 平 均 距 离 ；D/f物 镜 的 相 对 孔 径 ；v P 点 位 置 幕 帘 缝 隙 的 运 动 速 度 ， 也 就 是 前 、 后 帘 运 动 的 平 均 速 度 ；D物 镜 某 光 圈 值 时 ， 投 影 光 束 在 幕 帘 平 面 上 的 投 影 光 束 截 面 直 径 。焦 平 面 快 门 的 曝 光 过 程 见 图 1-4-10。 在 前 帘 运
15、动 到 光 束 D 的 a 点 时 ， P 点 开始 曝 光 ， 直 到 后 帘 运 动 到 光 束 D 的 e 点 时 ， P 点 才 结 束 曝 光 ， 所 以 P 点 上 全 曝光 的 时 间 t1 将 以 C D 计 算 。 当 前 帘 运 动 到 a 点 时 ， 胶 片 P 点 开 始 曝 光 ， 但 光束 不 能 充 分 利 用 ， 存 在 光 能 量 的 损 失 ， 直 到 前 幕 帘 到 e 点 ， 而 且 缝 隙 c 大 于D 时 ， 光 束 才 能 被 充 分 利 用 。 后 帘 运 动 过 a 点 ， 开 始 逐 渐 遮 挡 光 束 ， 直 到 到 达 e点 时 ， P
16、点 曝 光 结 束 。这 种 通 光 量 的 损 失 与 镜 头 快 门 一 样 ， 可 以 光 学 有 效 系 数 来 表 达 。 设 有 一 个 理 想 快 门 ，其 幕 帘 安 装 在 胶 片 平 面 上 ， 即 d=0， 其 画 面 上 任 一 点 的 曝 光 时 间 (即 为 实 际 快门 的 有 效 曝 光 时 间 )te=c/v 照 相 机 行 业 规 定 取 焦 平 面 快 门 画 面 中 央 一 点 的 有 效 曝光 时 间 称 为 焦 平 面 快 门 的 曝 光 时 间 T， 即 T=c/v。焦 平 面 快 门 的 有 效 曝 光 时 间 与 镜 头 快 门 不 同 之 处 是 与 镜 头 的 F 值 无 关 。 同 镜 头快 门 一 样 的 是 把 焦 平 面 快 门 的 有 效 曝 光 时 间 与 全 曝 光 时 间 之 比 称 为 焦 平 面 快 门 的 光学 有 效 系 数 ， 则 =(te/t1)*100%=(c/(c+Dd/f)*100%=(1/(1+d/Fc)*100%
