Warum verwenden Kameras einen Schlitz zwischen zwei Vorhängen, anstatt sofort den gesamten Sensor zu belichten?

Wie gesagt, der mechanische Verschluss hat Geschwindigkeitsbeschränkungen. Was den Schlitz betrifft, versuchen Sie, sich ohne ihn vorzustellen. Angenommen, der Verschluss öffnet sich, indem er sich von oben nach unten im Rahmen bewegt. Und dann muss es natürlich von unten nach oben schließen. Es ist also auf der Oberseite länger offen als auf der Unterseite, was eine ungleichmäßige Belichtung darstellt.

Moderne schnelle Vorhänge können sich etwa 7 Meter pro Sekunde bewegen, aber dennoch ist die Zeit zum Abdecken von 16 oder 24 mm Rahmenhöhe ein Faktor für einen schnellen Verschluss.

Das Überqueren der 24 mm Rahmenhöhe mit 7000 mm pro Sekunde dauert etwa 1/300 Sekunde, um sich vollständig zu öffnen. Und wenn eine weitere 1/300 Sekunde zum Schließen benötigt wird, kann die Belichtung mit dem schnellsten Verschluss am unteren Rand des Bildes nahe Null sein, aber vielleicht 2/300 oder 1/150 Sekunde der Belichtung am oberen Rand. So viel länger bei jeder Verschlusszeit, und natürlich kann die Verschlusszeit nicht kürzer sein als die 1/300 Sekunde Reisezeit zum Öffnen. Dies ist eine mächtig schlechte fotografische Leistung.

Blattverschlüsse versuchen zwar, diese Geschwindigkeit zu verbessern (mit den mehreren Irislamellen), aber sie müssen sich immer noch öffnen und schließen, und das können sie bei kürzesten Verschlusszeiten nicht gut. Wir sehen vielleicht 1/500 Sekunde auf ihnen, aber nicht 1/8000 Sekunde auf einem Zentralverschluss. Aber die Fokusebene kann es, und zwar auch genau.

Aber stellen Sie sich einen Schlitz vor ... Wenn sich stattdessen (wie es bei Schlitzverschlüssen der Fall ist) ein Vorhang über das Öffnen des Rahmens bewegt und dann ein zweiter Vorhang folgt, indem er sich über das Schließen dieses Rahmens bewegt, müssen wir nur noch messen das Timing zwischen dem Starten jedes Vorhangs. Beide Rahmenränder erhalten genau die gleiche Belichtung (aber zu sehr geringfügig unterschiedlichen Zeiten). Und die Verschlusszeit kann sehr schnell sein, sagen wir 1/8000 Sekunde, was natürlich den Effekt hat, dass sich ein schmaler Schlitz über das Bild bewegt, aber es ist eine sehr gleichmäßige Belichtung und ein sehr genaues Timing. Mechanische Zahnräder, Federn und Bewegung sind keine Faktoren mehr, da alle Bewegungen für jede Wahl der Verschlusszeit genau gleich und für beide Vorhänge gleich sind. Keine mechanischen Variationen durch unterschiedliche Verschlusszeiten. Wir können einfach einen Quarzuhrkristall verwenden, um die beiden Startvorhangzeiten zu messen, Dieser Unterschied wird zur Verschlusszeitdauer. Viel besser geht es nicht. Gleichmäßige Belichtung und präzise.

Dies wird jedoch für Flash zu einem Problem. Der Blitz ist sehr schnell (eine kurze Dauer) und kann nur sinnvoll auftreten, wenn der Verschluss vollständig geöffnet ist, um ihn zu passieren. Das bedeutet, dass ein Schlitz nicht für Blitze funktionieren kann, oder vielmehr muss der Schlitz die vollständig geöffnete Sensorabmessung sein. Dies bedeutet, dass diese 1/300-Sekunden-Öffnungszeit die kürzeste Verschlusszeit ist, die für einen Blitz funktionieren kann, die so genannte Verschlusssynchronzeit.

Eine 1/200-Sekunden-Synchronisation ist bei kleineren Kameras üblicher, aber die schnellsten Schlitzverschlüsse können und tun 1/320 Sekunde (mehrere Nikon-DSLR-Modelle tun dies).

Wenn das vollständige Öffnen 1/300 Sekunde dauert und der zweite Vorhang ungefähr sofort zu schließen beginnt, bleibt immer noch ein winziges vollständig geöffnetes Fenster, in dem der schnelle Blitz auftreten kann. Diese minimale Verschlusszeit für die Blitzsynchronisation beträgt zwangsläufig 1/300 Sekunde. Flash ist ein kleiner Nachteil, aber es ist wirklich alles ziemlich genial. Und die Idee des Schlitzverschlusses ist etwa 100 Jahre alt.

Zeit für Gedankenexperimente. Angenommen, wir möchten eine Mindestbelichtung von 1/2000 Sekunde (500 Mikrosekunden) auf einer 35-mm-Vollbildkamera. Wir haben einen einzigen "Verschluss", um uns aus dem Weg und zurück zu bewegen.

Wir tolerieren, dass eine Seite des Bildes 10 % stärker belichtet ist als die andere, das heißt, wir erlauben 50 μs, um den Verschluss hin und her zu bewegen. Der Verschluss muss also in 25 μs etwa 35 mm und zurück zurücklegen. Das sind 1,4 mm pro Mikrosekunde.

Lassen Sie uns das in vertrautere Einheiten umwandeln.

Unser Verschluss muss sich also mit durchschnittlich 3131 Meilen pro Stunde bewegen. MACH 4 .

Lassen Sie uns die G-Kraft ausrechnen, die erforderlich ist, um diese Endgeschwindigkeit in der erforderlichen Zeit zu erreichen. Null bis 1400 Meter/Sekunde in 25 μs: rund 5,7 Millionen G.

Ganz einfach, weil ein mechanisches Ding nur so schnell aus dem Weg des Sensors (oder Films) und zurück beschleunigen kann, ohne schwerwiegende technische Probleme mit dem Timing und der Verkürzung der Verschlusslebensdauer zu verursachen. Es lohnt sich einfach nicht, wenn die Alternative in den meisten Anwendungen keine Nachteile hat.

Das liegt daran, dass die Vorhänge des Verschlusses eine begrenzte Geschwindigkeit haben. Wenn Sie also hohe Geschwindigkeit/kurze Belichtungszeit archivieren möchten, müssen Sie den Sensor für kurze Zeit dem Licht aussetzen. Und in einem solchen Fall ist es am einfachsten, die Geschwindigkeit der Vorhänge nicht zu erhöhen, sondern die Größe des Schlitzes zu begrenzen

Wenn der Sensor beispielsweise 24 mm groß ist und die Blitzsynchronzeit 1/250 beträgt, bedeutet dies, dass sich die Vorhänge mit 6 m/s bewegen (was für ein solches Gerät eine ziemlich hohe Geschwindigkeit ist).

Darüber hinaus sollte die Mechanik des Vorhangs so ausbalanciert und berechnet sein, dass sie dem Körper durch Beschleunigung, Bewegung und Verzögerung nicht viele Vibrationen hinzufügt.

rolling shutterhat nichts mit der Bewegung des Verschlusses zu tun. Das hat damit zu tun, dass der Bildsensor immer nur zeilenweise ausgelesen werden kann. Es ist als eine Reihe von Sensoren aufgebaut, die gesweept werden, um ein ganzes Bild aufzunehmen. Dieser Schwung des Lesens jeder Zeile wird zumrolling shutter