Odolnost a spolehlivost fotoaparátů, 2.díl

Fotoaparát jako takový

Nejprve k fotoaparátu jako takovému. Pokud chceme maximální spolehlivost za jakýchkoli podmínek, je třeba se poohlédnout po fotoaparátu celokovovém, nejlépe plně mechanickém – takovýto přístroj je spolehlivý za jakýchkoli klimatických podmínek. Elektronické přístroje (včetně nejdražších profesionálních modelů) jsou za běžných podmínek bezproblémové, rizikovým místem je ale vysoká vlhkost vzduchu a kondenzační vlhkost při náhlé změně teplot. V těchto případech dochází i u nejdražších přístrojů k výpadkům a nespolehlivému provozu (mnoho fotografů mělo možnost se o tom přesvědčit při fotografování záplav na Moravě před několika lety). Čím více elektronicky ovládaných funkcí přístroj obsahuje, tím je riziko poruchy vyšší (relativně). Nejhůře jsou na tom autofokusové fotoaparáty, kde kromě těla přístroje, tvoří další problematické místo elektronické propojení mezi fotoaparátem a objektivem, a elektronika objektivu samotného (firma Canon např. u modelu EOS 1V a některých profesionálních objektivů používá těsnění pomocí „o“ kroužků u všech pohyblivých ovládacích prvků, včetně bajonetového propojení objektivu a těla). Do extrémních podmínek nelze tedy plně elektronické přístroje doporučit, za běžných podmínek však nabízejí oproti mechanickým fotoaparátům neporovnatelně vyšší komfort a rychlost obsluhy.

Jedno z mnoha obdobných provedení lamelové štěrbinové závěrky – ovládání může být mechanické nebo elektronické, převážná většina používaných závěrek pochází od firmy Copal
(odnož výrobce hodinek firmy Seiko)

Závěrka

Nyní k jednotlivým částem fotoaparátu. Prvním z choulostivých míst je závěrka. Štěrbinové závěrky se vyrábějí ve dvou provedeních – lamelové (materiálem lamel je titan, hliník, nebo uhlíkový kompozit), a roletové (materiál rolety může tvořit buďto pogumované plátno, nebo titanová fólie). Dnes převládají závěrky lamelové, které umožňují dosažení kratších časů (včetně kratších synchronizačních časů pro blesk). Tyto závěrky jsou bohužel choulostivější. K poškození lamelové závěrky může dojít velmi snadno – stačí, aby se ve fotoaparátu nacházela kazeta, ze které je vysunutý zaváděcí konec filmu – ten se při spuštění závěrky dostane do filmového okénka, a při zavírání závěrky může poškodit lamely. Autofokusové přístroje mají většinou spuštění závěrky v takovémto případě blokováno, u fotoaparátů s převíjecí páčkou je takováto expozice snadno proveditelná. Závěrky roletové se již dnes používají výjimečně, oproti lamelovým jsou ale značně odolnější, a „uskřípnutý“ konec filmu většinou přežijí bez úhony (i díky tomu, že oproti lamelovým mají horizontální chod). Mechanické závěrky zajistí spolehlivý chod za jakýchkoli podmínek, jejich nevýhodou je menší přesnost a opakovatelnost jednotlivých expozičních dob. Závěrky s elektronickým časováním (samotný mechanismus závěrky je u filmových fotoaparátů vždy mechanický) jsou mnohem přesnější, elektronika ale může za extrémních podmínek selhávat. Tolik k závěrkám.

Bajonet, zrcadlový box a vedení filmu

Dalšími kritickými místy jsou bajonet, zrcadlový box a vedení filmu. Toto jsou z hlediska chodu světelných paprsků nejdůležitější části fotoaparátu – na jejich provedení závisí održení kolmosti optické osy k filmu, dodržení sečné ohniskové vzdálenosti, a rovinnost uložení filmu.

Bajonet fotoaparátu má za úkol zajistit spolehlivé propojení objektivu a přístroje, při zachování možnosti rychlé výměny objektivů. Materiálem je většinou pochromovaná mosaz, která zajišťuje potřebnou otěruvzdornost, teplotně nezávislou rozměrovou stabilitu, a pevnost. Stačí si představit, že na bajonet o průměru několika málo centimetrů je upevněn objektiv, který je dlouhý 30 cm, a váží okolo kilogramu, což v dnešní době zoomů není nijak výjimečné. Pozor je třeba dávat na kombinace plastový bajonet na těle, a kovový bajonet na objektivu (resp. naopak) . Nedochází-li k výměně objektivu (nebo jen výjimečně), riziko opotřebení není příliš vysoké, jen je třeba dát pozor, aby nějakým silovým rázem nedošlo k „vytržení“ plastového bajonetu (u levných objektivů resp. fotoaparátů tak může dojít k vážnému poškození celého výrobku). Pro častější výměnu objektivů nelze kombinaci plastový-kovový bajonet v žádném případě doporučit. Opotřebení je rychlé, plastový bajonet se za krátkou dobu „ožvýká“.

Další částí přístroje je modul zrcadlového boxu, do kterého je bajonet většinou upevněn. Je-li bajonet fotoaparátu kovový, a zrcadlový box plastový, vyhneme se sice opotřebení bajonetu při výměně objektivu, jinak však platí výše zmíněné – větším zatížením může dojít k vytržení bajonetu, šroubovaného do plastu. Zrcadlový box, jako centrální část fotoaparátu, je tedy mechanicky nejnamáhanější částí, a jeho provedení je z hlediska konstrukce celého přístroje kritické. Kvalitní zrcadlový box (jeho součástí je zrcadlový mechanismus fotoaparátu, mechanismus přenosu hodnoty clony z objektivu, příp. další mechanismy) je vyroben z tlakového odlitku, tvořeného většinou hliníkovou slitinou. Zrcadlový box drží objektiv, tvoří dosedací plochu filmové dráhy a ústrojí hledáčku. Plastový zrcadlový box není zárukou dlouhé životnosti ani kvality, a u dražších fotoaparátů se nepoužívá.

Kovové vedení filmu zajistí spolehlivý a šetrný transport filmu při maximálním zachování jeho rovinnosti a kolmosti k optické ose

Nakonec nejproblematič­tější součást filmového fotoaparátu – vedení filmu. Film je veden mezi dvěma páry vodících kolejnic, umístěných v různé výšce. Ty spolu s přítlačnou destičkou vytvářejí tzv. filmový kanál – prostor, ve kterém se pohybuje film. Filmový kanál musí zajistit dva protichůdné požadavky – maximálně rovinné uložení filmu bez prohýbání, a jeho snadné převíjení mezi jednotlivými snímky. Toho nelze jednoduchým způsobem docílit, a proto je nutný určitý kompromis. Nejprve se používal způsob, kdy se film napevno přitlačoval k filmové okeničce, při převíjení však docházelo k jeho mechanickému poškozování, proto bylo nutné použít jiný způsob. Film se umístil mezi dva páry kolejnic a přítlačnou destičku, které spolu vytvořily určitý „kanál“, kterým může film volně procházet, při dodržení slušné rovinnosti jeho uložení. Hloubka filmového kanálu se volí obvykle 0,2 mm s tím, že průměrný filmový materiál má tloušťku okolo 0,15 mm. Zbylá vůle tedy činí přibližně 0,05 mm. (Tolerance vzdálenosti dosedací plochy bajonetu a roviny filmu, dodržení optické osy, a hloubky filmového kanálu se pohybují okolo 0,01 až 0,02 mm) Takto se během třicátých let minulého století vyvinula konstrukce filmového kanálu kinofilmových fotoaparátů, a dodnes se nezměnila. Toto řešení je kompromisní, a nedovoluje plně využít schopností optiky. Film má značnou tendenci se prohýbat směrem k objektivu, objektiv samotný navíc také nedává přesně rovinný obraz, ale obraz částečně zklenutý. Výrobci se těmto nectnostem brání částečně konkávní konstrukcí přítlačné destičky a zaostřením objektivu mimo mechanickou rovinu filmu (focus offset), čímž se snaží vyrovnat odchylky. Pro běžné fotografování je to dostatečné, stačí používat střední clony, a hloubka ostrosti v rovině filmu všechny odchylky vyrovná. Pro použití vysoce světelných objektivů toto řešení není dostatečné. Bohužel jedinou metodou, jak dosáhnout lepší rovinnosti filmu je (kromě extrémně náročných mechanismů) použití vakuové zadní stěny, která před expozicí přisaje film k přítlačné destičce. Toto řešení je nákladné a technologicky náročné, jediný kdo je v oblasti kinofilmu používá, je firma Kyocera (přístroje Contax).

Celá problematika vypadá složitě, nicméně stačí si pamatovat, že plastové vedení nezajistí uložení filmu s takovou přesností jako kovové, je vystaveno vyššímu opotřebení a plastová konstrukce celkově nemá příliš vysokou rozměrovou stabilitu (v závislosti na teplotě a namáhání). Pro zoomy středních světelností je dostatečné, pro světelnější pevná ohniska nikoli (z tohoto důvodu se např. EOS 5 vyráběl pro americký trh i v provedení s kovovým vedením filmu).

Převíjecí mechanismus

Důležitou interní částí fotoaparátu je také převíjecí mechanismus. Manuální fotoaparáty byly vybaveny mechanickým převíjením a ručním zakládáním filmu. Tyto mechanismy většinou využívaly mosazná ozubená kola a uložení hřídelů na kuličkových ložiskách – záruka dlouhé životnosti a plynulého chodu. Posléze se u levnějších přístrojů začaly používat ve větší míře plastové náhony, silonová ozubená kola, kluzná ložiska a další zjednodušení, což vedlo k nižší hmotnosti a hlučnosti, ale také k nižší životnosti, a většímu riziku poškození u tužšího filmu, nebo za nízkých teplot. S nástupem autofokusu se postupně prakticky přestaly vyrábět fotoaparáty s ručním převíjením, a začaly se používat vestavěné převíjecí motory. To mělo na jednu stranu za následek vyšší energetickou náročnost přístrojů, na druhou stranu však přineslo veliké zlepšení – spolehlivé automatické zavádění filmu. Na první pohled tento mechanismus, tvořený válcem s přítlačnou destičkou (válečkem), vybaveným několika zoubky pro zachycení perforace (resp. pogumováním) nebudí příliš důvěru, jeho spolehlivost je však vysoká. Zde je tedy (s výjimkou extrémních podmínek) dosaženo jednoznačného pokroku oproti manuálnímu zakládání filmu. Elektrické převíjení může působit problémy pouze při velmi nízkých teplotách, které způsobují tuhnutí filmové podložky, s výslednou vyšší zátěží převíjecího mechanismu, a problémy se statickou elektřinou.

Hledáček

Krátce ke konstrukci hledáčku. U kvalitních zrcadlovek je hlavní částí hledáčku pentagonální hranol z optického skla, často s postříbřenými střechovými plochami pro dosažení vyššího kontrastu. Levné přístroje dnes využívají soustavu lepených zrcadel, která zajistí potřebné převrácení obrazu do správné polohy, má však (kromě výhodné nízké hmotnosti) nižší jas a kontrast, a horší mechanické vlastnosti.

Klasické tělo jednooké zrcadlovky, tvořené tlakovým hliníkovým odlitkem; střední část tvoří „zrcadlový box“, pevnostně nejkritičtější část přístroje
(obrázek plastového těla fotoaparátu asi budete hledat těžko, výrobci se jím totiž z pochopitelných důvodů příliš nechlubí)

Tělo

Všechny zmíněné součásti jsou montovány do základního těla fotoaparátu. Toto tělo je u lepších přístrojů tvořeno hliníkovým odlitkem, u běžných přístrojů dnes již většinou plastovým, se všemi zmíněnými nevýhodami v menší odolnosti, životnosti a rozměrové stabilitě (i teplotně závislé).

Nejmenším problémem jsou plasty v konstrukci krytů fotoaparátů. Zde nabízejí většinou lepší ergonomii než starší celokovové mechanické fotoaparáty, a i když jejich odolnost není příliš vysoká, menší nárazy snesou bez problémů (někdy i lépe, než kovové kryty, protože jsou pružnější, a menší náraz „odpruží“). Lepší autofokusové přístroje používají kryty z hořčíkových slitin, které nabízejí nízkou hmotnost a velmi dobré elektromagnetické stínění, důležité zejména u digitálních fotoaparátů. Kvalitní mechanické fotoaparáty používají (či spíše používaly) kryty z hliníku, zinku, nebo mosazi.

Objektivy

Nakonec k provedení objektivů. Objektivy u mechanických fotoaparátů jsou v převážné většině vyrobeny z hliníku a mosazi . Tubusy objektivů bývají mosazné, objímky držící čočky, ocelové nebo hliníkové. Zaostřovací mechanismus tvoří vícechodé helicoidní závity, tvořené kombinací mosazi a hliníku. To vše dohromady zajišťuje kvalitní centrování čoček, plynulé zaostřování a zachování rozměrové stability v širokém rozmezí teplot. S nástupem autofokusu se vyvinula potřeba rychlého zaostření. To bylo jednak řešeno konstrukcí vnitřního zaostřování, kde se pohybují menší hmoty, než při zaostřování pohybem celého objektivu, jednak využitím plastů v konstrukci objektivů (pro snížení hmotnosti). Zde se na kvalitě podepsalo použití plastů nejvíce. Zhruba od poloviny devadesátých let znamenala každá novější řada autofokusových objektivů (s výjimkami u nejvyšších cenových kategorií) horší mechanické provedení. Nejprve byly plastové pouze kryty objektivů a části zaostřovacích mechanismů. Mnoho dnešních AF objektivů je však již kompletně plastových, včetně uložení čoček – ve značném množství případů tak objektivy nejenže nelze čistit, ale ani ekonomicky opravovat, protože zalisované čočky nelze demontovat. O rozměrové stálosti (zvláště díky použití černých plastů) ve větším teplotním rozmezí ani nemluvě. Zde nelze mnoho radit. Na nejdražší objektivy má málokdo, kdo chce autofokus, musí se s plasty smířit. V každém případě by měl objektiv mít alespoň kovový bajonet a filtrový závit (ten bohužel není ani u některých dražších objektivů).

Dobré je také, dát pozor na asférické členy, použité v objektivech. U většiny objektivů (kromě těch velmi drahých) se jedná buďto o plastové asférické plochy, které jsou nalisované na sférickou plochu skleněné čočky, nebo o samostatné plastové výlisky. Jejich tepelná stálost není příliš vysoká, rychleji se na nich také projevuje stárnutí. U těchto objektivů nelze doporučit použití v extrémních podmínkách (za vysokých teplot).

Závěr

To je zhruba vše, co lze alespoň trochu zjednodušeně říci o konstrukci fotoaparátů.

Pokud článek působil poněkud složitě, pak se omlouvám, ale fotoaparát je značně složitý výrobek, který může mít i několik tisíc součástek, takže ani popis jeho konstrukce není jednoduchý.

Výběr přístrojů na trhu je velký, kvalitní mechanické provedení se ale v dnešní době velmi tvrdě platí. Je tedy dobré se před koupí dobře zamyslet nad tím, co od fotoaparátu budeme požadovat, abychom poté nebyly překvapeni tím, že přístroj, za který jsme dali mnohonásobně více, než za starou Prakticu, je mechanicky mnohem horší, a zcela určitě nám tak dlouho nevydrží.

V příloze jako příklad pro srovnání uvádím systém testů fotoaparátů, které používá firma LEICA. Docela rád bych viděl, jak by v takovémto testu obstál moderní autofokusový fotoaparát střední třídy.

Martin Měska

Příloha – testy fotoaparátů Leica

Testování fotoaparátů firmy Leica:

Klimatické testy:

	Teplota:	Relativní vlhkost:	Čas:
1. Suché horko I	60°C	40%	12 h
2. Suché horko II	85°C	20%	6 h
3. Vlhké horko	40°C	92%	24 h
4. Mráz I	–20°C		12 h
5. Mráz II	–40°C		12 h

Mechanické testy:

1. Rázy	100 násobek zemského gravitačního zrychlení ve 3 souřadnicích
2. Vibrace	frekvence 10 až 500 Hz ve 3 souřadnicích
3. Vibrace	při rezonančních frekvencích