Kamera

Kamera on kuvien tallentamiseen käytettävä laite. Sana itsessään on peräisin latinasta, camera obscura – pimeä huone, joka oli varhainen mekanismi kuvien heijastamiseen, jossa koko huone toimi samantapaisesti kuin nykyaikainen kamera, paitsi että kuvaa ei voitu tallentaa.

Historia

Vuonna 1888 Kodak toi markkinoille rullafilmin ja sille sopivan kameran nimellä Kodak no.1. Varsinainen markkinamenestyjä oli Kodakin lapsille tarkoitettu Kodak Brownie-laatikkokamera. Kamerassa ei ollut säätöjä ja filmin taustalla oli suojapaperi, jonka vuoksi filmi voitiin vaihtaa valossa.

Kameran rakenne ja toiminta

Jokainen kamera on periaatteessa camera obscura eli pimeä huone. Kamera on valotiivis kotelo, jonka seinämässä on objektiivin ja sulkimen peittämä aukko. Kuvatessa valo pääsee sisään ja vastapäiselle seinämälle piirtyy kuva kuvauksen kohteesta. Jotta kuva onnistuisi, valonherkän materiaalin tai kuvakennon pitää valottua oikein. Valotusta säädellään suljinajalla, objektiivin himmentimellä (aukolla) ja valonherkän materiaalin tai kennon herkkyysasetuksella. Aiemmin valokuvaajan piti manuaalisesti laskea oikea aukko-aika-arvo herkkyyden mukaan. Nykyään valotusta säädellään mikroprosessorilla.

Etsin

Etsin on kamerassa oleva pieni aukko jota vasten silmä laitetaan kuvan rajaamista ja kameran suuntaamista varten. Etsin voi olla muusta optiikasta erillinen optinen tähtäin tai se voi näyttää kuvaa joka tulee varsinaisen kuvausoptiikan läpi. Useissa digitaalisissa kameroissa (kts. peilittömät järjestelmäkamerat) on elektroninen etsin, jonka kuva muodostetaan sähköisesti kameran kennon tuottaman kuvan pohjalta.

Suljin

Suljin on mekaaninen osa, joka säätelee valon pääsyä filmille tai valoherkälle kennolle. Ensimmäisissä kameroissa sulkimen virkaa hoiti objektiivinsuojus, jonka valokuvaaja otti käsin pois valotuksen alussa ja laittoi takaisin valotuksen lopussa. Nykyisissä kameroissa on joko keskussuljin tai verhosuljin. 
Keskussulkimessa on metallilevyjä objektiivin himmennintasossa (eli linssien välissä). Sulkimen auetessa nämä siirtyvät valon edestä pois. Yleensä suljin koostuu joukosta lamelleja, jotka siirtyvät säteittäisesti ulospäin optisesta akselista. Keskussulkimen lyhin valotusaika on tyypillisesti 1/500 s ja suurin etu muihin suljintyyppeihin se, että salamatäsmäys toimii kaikilla valotusajoilla. Studiokamerat on tästä syystä varustettu lähes aina keskussulkimella. Keskussuljin on rakennettava jokaiseen objektiiviin erikseen, mikä tietysti aiheuttaa kustannuksia.
Verhosulkimessa valotuksen määrää filmi- tai kuvastason edessä kulkeva rako. Rako muodostetaan kahden verhon väliin (verho voi olla metallia tai kangasta). Raon suuruutta muuttamalla voidaan valotusaikaa säätää. Yleensä verhon liikkumisnopeus on vakio. Pitkät ajat muodostetaan siirtämällä ensimmäinen verho auki, odottamalla tarvittava aika ja lopettamalla valotus siirtämällä toinen verho kuvastason eteen. Jos verhon liikkumisnopeus kuvatason editse on 1/100 s, niin valotusaika 1/125 s muodostetaan avaamalla verho 80 %:n leveydeltä. Valotusaika 1/1000 s muodostetaan avaamalla verho 10 %:n leveydeltä eli kinofilmillä raon suuruus on 3,6 mm, jos verho liikkuu vaakasuuntaan, ja 2,4 mm, jos verho liikkuu pystysuuntaan. Pystysuuntaan liike on lyhyempi kuin vaakasuuntaan, joten verhon kulkuaika voidaan tehdä vaakasuuntaa lyhyemmäksi. Lyhyin salamatäsmäysaika on verhon liikeaika kuvaksen ohi, koska salaman leimahdushetkellä sulkimen on oltava kokonaan auki.
Lyhyintä valotusaikaa rajoittaa se, kuinka kapeaksi verhojen väli voidaan tehdä säilyttämällä kuitenkin tarpeellinen tarkkuus. Tyypillisesti verhosulkimen lyhyin valotusaika on 1/4000 s, mutta markkinoilla on nopeamminkin toimivia sulkimia.
Verhosulkimen suurin etu on, että kuvataso voidaan peittää objektiivin vaihdon ajaksi. Tästä syystä verhosuljin on lähes kaikissa pienkoon järjestelmäkameroissa. Verhosulkimen suurin haitta on se, että lyhyin salamatäsmäysaika on luokkaa 1/250 s tai pidempi.
Kuvaa otettaessa suljin aukeaa kuvaajan tai kameran automatiikan määräämäksi ajaksi ja kokoisena. Kun himmentimen aukko säätelee filmin saamaa valon määrää valotuksen aikana, niin suljinaika säätelee aikaa jona valo pääsee filmille. Esimerkiksi pimeissä olosuhteissa sulkimen nopeuden pitäisi olla hitaampi tai aukon suurempi, jotta filmi kykenisi tallentamaan tilanteen vähäisen valon.

Objektiivi

Kameran objektiivi piirtää kuvan halutun kokoisena ja terävänä valoherkälle pinnalle (filmi tai valokenno). Nykyaikaisissa kameroissa kiinteäpolttovälinen objektiivi on usein korvattu vaihtuvapolttovälisellä zoom-objektiivilla, jolla polttoväli ja kohteen kuvautuminen voidaan säätää sopivaksi liikkumatta lähemmäs kohdetta tai kohteesta poispäin.
Objektiivi koostuu yleensä useiden linssien muodostamista linssiryhmistä. Linssiryhmään kuuluu sekä kuperia että koveria linssejä, ja erilaisten linssien tarkoituksena on kumota toistensa kuvaan aiheuttamia virheitä. Koska eri värit eli valon eri aallonpituudet tarkentuvat hieman eri tasolle, tarvitaan ryhmä linssejä, joiden avulla eri aallonpituudet saadaan tarkentumaan samalle tasolle (polttotasolle). Muuten tuloksena olisi epäterävä kuva, jossa eri värit eivät osuisi samalle kohdalle.
Järjestelmäkameroihin on saatavilla paljon erilaisia objektiiveja eri polttoväleillä ja valovoimakkuuksilla varustettuna. Objektiivi voi olla myös Zoom-objektiivi, jolloin polttoväliä pystyy säätämään kuvauskohteen mukaan. Ns. hybridikameroissa eli puolijärjestelmäkameroissa on yleensä melko pitkällä polttovälillä varustettu kiinteä objektiivi. Kompaktikameroiden polttoväli on huomattavasti lyhyempi.
Normaaliobjektiivin polttoväli vastaa suunnilleen filmiruudun tai kennon lävistäjän mittaa. Esimerkiksi 35 mm kinofilmikamerassa normaaliobjektiivin polttoväli on noin 50 mm. Tätä pienemmällä polttovälillä varustettuja objektiiveja kutsutaan laajakulmaobjektiiveiksi ja suuremmalla polttovälillä varustettuja objektiiveja teleobjektiiveiksi. Laajakulmaobjektiivia käytetään kuvattaessa laajoja näkymiä tai esimerkiksi ahtaissa sisätiloissa. Kauko-objektiivi saadaan lähikuvia kaukana sijaitsevista kohteista.

Himmennin

Himmennin on objektiivin yhteyteen rakennettu, läpimitaltaan yleensä säädettävä aukko, jonka kautta valon on kuljettava. Himmentimen aukon kokoa muuttamalla voidaan säätää filmille tai kuvakennolle pääsevän valon määrää. Himmentimen aukon suhteellinen koko vaikuttaa myös syvyysterävyyteen niin, että pienemmällä aukolla saavutetaan suurempi syvyysterävyysalue.
Himmentimen aukon koko ilmaistaan yleensä suhdelukuna, joka ilmaisee aukon halkaisijan suhteessa objektiivin polttoväliin. Esim. himmentimen arvolla 2.8 aukon halkaisija on 1/2,8 polttovälistä. Aukon todellisen läpimitan kasvaessa sen numeroarvo siis pienenee: aukko 2 päästää lävitseen enemmän valoa kuin aukko 16.