Блог / Онлайн генератор выкройки фокусировочного меха

25 июля 2024

Изготовление кастомного фотографического меха своими руками, не самая тривиальная задача, а учитывая то, что такая необходимость даже у самых продвинутых фотолюбителей возникает не часто, мало кто обнаруживает у себя желание погружаться в теорию и практику расчёта и постоения соответствующей выкройки. Представленный в данной заметке инструмент, позволяет без особых трудов строить выкройки фотографических мехов с нужными конкретно вам параметрами.

Это наш первый и надеюсь не последний с Mike Tanen совместный проект 😊.

Далее сам инструмент и развёрнутый комментарий по теме непосредственно от Mike Tanen.

L.P.

Общее предисловие

Отправной точкой, послужившей импульсом к началу разработки программы, был проект по созданию напечатанной на 3D принтере крупноформатной камеры. В ней планировалось использовать зелёночувствительную рентгеновскую плёнку 13×18 см, объектив Индустар-51 (210мм, f/4.5) и электронно-управляемый залинзовый затвор на основе Arduino. Одним из главных элементов крупноформатных камер является фотографический мех, который необходимо как-то раскроить и сложить. Поиски в интернете, в том числе в иностранном сегменте, дали поверхностные результаты. Очень много внимания уделено технологии процесса, а именно выбору материала и проклейке, однако разметку предлагается делать карандашом и линейкой, отмеряя вручную каждую линию, что посеяло некоторые сомнения в правильности такого подхода. Такой способ состоит из множества рутинных операций и имеет место быть, когда мех делается в единственном экземпляре для собственных нужд. И вот уже я был готов пойти этим путём, как вдруг мне на глаза попалась статья столетней давности нашего соотечественника профессора А.И. Прилежаева «Меха для фото-камер», в которой подробно описаны варианты раскройки меха, а также геометрические особенности построения линий сгиба, приведены «упрощённый» и «точный» способ. Забегая вперёд, отмечу, что способ, реализованный в настоящей программе, смело можно именовать «прецизионным».

Вначале было любопытно выполнить построение в CAD системе по «упрощённой» схеме, затем появился азарт, и захотелось реализовать «точный» способ, который показал прекрасную складываемость на тестовых мехах из бумаги. Постепенно побочная задача по раскройке подвинула основную по созданию камеры на второй план. Далее, я решил вывести все зависимости в excel для возможности быстро оценивать размеры меха, а также основные его параметры. Этот файл excel мог бы так и остался в закромах моего компьютера, если бы не встреча с автором этого сайта. Он использовал мои зависимости и создал онлайн программу которой может теперь пользоваться каждый из вас. Уверен, эта программа будет очень полезна, например, если мех вашей любимой камеры поела моль, и вас всегда пугала мысль о его восстановлении. Теперь вы можете смело рискнуть с уверенностью, что в разметке вы точно не ошибётесь.

Также возможно использование программы в развлекательных целях. Любители оригами смогут получить удовольствие, выбрав любой уровень сложности указав требуемое количество складок. Детям также будет полезно, складывание бумажного меха развивает мелкую моторику, в результате получается причудливая гармошка! В качестве демоверсии представлены выкройки конического меха для формата А4 английского и немецкого. Их можно скачать, распечатать на любом принтере и сложить.

Предисловие к расчёту

Данный материал подготовлен человеком, не сделавшим ни одного полноценного меха, за исключением парочки из бумаги, сложенных для проверки правильности расчётов. Поэтому смело опускаю технологические подробности данного процесса, изредка затрагивая лишь те из них, что влияют на ход повествования. Рекомендую ознакомиться с некоторыми статьями на эту тему, посмотреть видео, где данный процесс освещен во всех подробностях мастерами меховых дел.

Определение необходимого растяжения меха

Для построения меха мы должны определиться с необходимым растяжением. Рассмотрим на примере.

Имеется объектив Индустар-51 с фокусным расстоянием Ф₀=210 мм; светосилой f₀=4.5; покрывающий кадр K_x=180 мм; K_y=130 мм. В качестве справочной информации получаем эквивалентный объектив для кадра пленки 35 мм. Это означает, что наша камера даст такую же глубину резкости, как объектив Ф₃₅=40.9 мм; f₃₅=0.88 на кадре плёнки 35 мм.

Далее необходимо указать ориентацию камеры, вертикальную либо горизонтальную. Следующим этапом вводится максимальный линейный размер объекта, который мы хотим снять так, чтобы он занял собой весь кадр, данный параметр будет определять минимальную дистанцию фокусировки (МДФ), без учета возможности макросъёмки, об этом далее. Например, мы хотим иметь возможность фокусироваться на человеке в полный рост с вертикальной ориентацией кадра, таким образом, чтобы он размещался в кадре от головы до пят. В этом случае выбираем вертикальную ориентацию, человек расположиться по стороне К_х, вводим рост человека Т=1800 мм. В результате мы получим МДФ (R=2310 мм) на котором будет отстоять от нас человек, масштаб съёмки М₁=0.101, а также величину (dФ₁=23.6 мм) на которую необходимо будет сдвинуть объектив относительно положения при котором он сфокусирован на бесконечности. При этом объектив будет иметь отличные от первоначальных значения фокусного расстояния и светосилы Ф₁=234 мм, f₁=5.01. Если хочется иметь возможность фокусироваться на более близких объектах, например, снимать любимую кошечку, лежащую на диване, указываем горизонтальную ориентацию и Т=500.

Далее необходимо указать, требуется ли делать камеру складной или нет. Для этого нужно указать значение заднего отрезка «В», расстояние от задней линзы до изображения при фокусировке объектива на бесконечность, в нашем случае В=190 мм. Можно измерить данное расстояние сфокусировав солнце на листе бумаги измерив при этом расстояние от объектива до бумаги.

Далее нужно указать требуется ли макросъёмка и в каком масштабе. Для этого вводим требуемый масштаб макросъёмки М₂=1 и получаем расстояние, на которое нужно выдвинуть объектив, в нашем случае dФ₃=212 мм. При съёмке в масштабе 1:1 оно должно равняться фокусному расстоянию, но видимо что-то считается не совсем так. Данный расчёт не претендует на какую-либо точность, и служит лишь для примерной оценки длины меха. Параметры объектива при макросъёмке будут следующими Ф₂=422 мм, f₂=9.05.

Итого общий ход меха при условии, что наша камера должны быть складной и обеспечивать макросъёмку будет 402 мм.

Алгоритм работы с программой

1. Конический мех представляет из себя в расправленном виде усечённую пирамиду. Итого мы имеем нижнее основание с размерами Х₁ и Y₁ которое зависит от размеров кадра и малое основанием с размерами X₂ и Y₂ к которому будет крепиться доска с объективом, где X₂<=X₁, Y₂<=Y₁, В случае прямого меха X₁=X₂; Y₁=Y₂, усечённая пирамида в этом случае превращается в параллелепипед. Определяемся с размерами меха в свету со стороны кадра. Если планируем делать мех для формата 13×18 см думаю рациональным будет задать параметры меха X₁=185 мм, Y₁=135 мм. Определяемся с размерами меха в свету со стороны объективной доски. Выберем, для объектива Индустар-51, при условии отсутствия существенных подвижек и смещений, размеры дощечки 10×8 см. Задаем X₂=100 мм; Y₂=80 мм.
2. Расстояние между основаниями данной фигуры — высота полностью растянутого меха, в котором отсутствуют складки. Растянутый до предельной величины мех, вероятно, не сложится обратно без дефектов. Поэтому мех желательно недорастягивать на некоторую величину в процентах от его максимально возможного растяжения. Чем больше данный процент, тем дольше мех будет работать без ущерба для себя. В рекомендациях из разных источников указано значение от 20 до 25%, выбираем 25%. Задаем требуемое растяжение меха из предыдущего расчёта 402 мм.
3. Определяем рациональное количество складок исходя из ширины половины складки. Мех состоит из двух слоев ткани, между которыми размещены жесткие вставки трапецеидальной формы. Ширина этих складок сильно влияет на сложность меха, так как от этой ширины зависит количество складок. Здесь исходим из конструктивных соображений, большая складка, а, следовательно, малое их количество упрощают работу, но мех становиться негибким, узкая ширина складки и, следовательно, большое их количество существенно усложняют мех, а также могут привести к нестабильности его работы. Зададим количество складок равное 10. Расчёт геометрии вклеиваемых ребер будет дополнен позже.
4. Указываем ширину нахлёста двух половин меха под склеивание. Здесь сложно что-либо посоветовать, выбор по вкусу, выбираем 20 мм.
5. Указываем толщину ткани 0.25 и 0.5 мм ребра, получаем общую толщину пирога ткань-ребро-ткань, от этого пирога мы получим толщину меха в полностью сложенном состоянии 46 мм, а также его максимальный ход 356 мм. Учитывая то, что камера не будет складываться до состояния касания задней линзы плоскости изображения данный ход нас удовлетворяет.
6. Кульминация. Выбираем тип меха английский или немецкий. Здесь стоит отметить, что подавляющее большинство всех мехов, которые мне доводилось встречать в интернете, сложено немецким способом, и это не удивительно. В условиях серийного производства пытаются экономить на всем, а при раскройке английским способом расходуется больше материала. В случае простого прямого меха немецкий способ экономнее на 5% по площади, в случае конического из примера на 7%. Если вы не планируете налаживать серийный выпуск мехов, английский способ предпочтительнее, так как такой мех имеет больший ресурс. В тех решениях, где требуется высокий ресурс и надежность используются английские меха. Можете посмотреть подборки картинок по запросу «сильфонная защита направляющих станков» почти все подобные решения используют английскую складку как наиболее надёжную. Учитывая, что в условиях домашнего изготовления лишний клочок ткани не нанесет убытка семейному бюджету, предлагаю ориентироваться на неё.
7. Нажимаем «НАЧЕРТИТЬ» и мех готов.