Фотоплёнка — фотоматериал на гибкой полимерной подложке, предназначенный для различных видов фотографии. Представляет собой прозрачную основу с нанесённой на неё светочувствительной фотоэмульсией. В результате экспонирования в эмульсии формируется скрытое изображение, которое при дальнейшей химической обработке преобразуется в видимое.
В результате химической обработки фотоплёнки в ней может образовываться негативное или позитивное изображение. В первом случае фотоплёнка служит в качестве промежуточного носителя, с которого ведётся фотопечать позитивов на фотобумаге, позитивной фотоплёнке или диапозитивных фотопластинках. Кроме того, с плёночного негатива может быть получен цифровой изображения после сканирования фильм-сканером.
Историческая справка Ранние фотографические процессы, такие как дагеротипия и калотипия, не предусматривали использования фотоплёнки: дагеротипы снимались на медную пластинку, а калотипы изготавливались на «солёной бумаге», пропитанной галогенидами серебра. Появившийся в середине XIX века мокрый коллодионный процесс был основан на фотопластинках, изготовленных на стеклянной подложке. Несмотря на хрупкость и громоздкость, фотопластинки лучше других носителей подходили для фотографии, благодаря химической инертности и стабильности размеров и формы стекла. После появления первых фотоплёнок фотопластинки ещё несколько десятилетий не выходили из употребления, а в некоторых отраслях науки, таких как астрофотография и регистрация заряженных частиц, использовались вплоть до 2000 годов.
Первый гибкий рулонный фотоматериал и фотоаппарат для него были созданы в 1875 году польским инженером Леоном Варнерке . Сухая коллодионная эмульсия наносилась на бумажную основу, удерживаясь на ней с помощью гуммиарабика, а после проявления переносилась на стекло. В 1882 году на Всероссийской выставке в Москве фотограф-изобретатель из Ростова-на-Дону Иван Болдырев предложил в качестве замены хрупким стеклянным фотопластинкам «смоловидную ленту». Представленные образцы одобрили некоторые российские учёные, о них писали газеты, но Болдырев не имел средств наладить промышленное производство такой подложки. Сведений о том, каким образом автору изобретения удалось устранить неизбежное скручивание гибкой основы после полива и сушки эмульсии, какова была её долговечность и, главное, химический состав и технология изготовления, не упоминается ни в одном из доступных источников. Коммерчески успешной стала технология, изобретённая в 1885 году Джорджем Истменом, который использовал новейшую сухую желатиносеребряную эмульсию на аналогичной бумажной подложке с последующим переносом на стекло.
Первая прозрачная гибкая основа для фотоплёнки была создана в 1889 году, и изготавливалась она из целлулоида, известного до этого уже более 20 лет. Препятствием для использования целлулоида в качестве подложки было её неизбежное скручивание из-за усадки эмульсии после лабораторной обработки. Проблему удалось устранить благодаря изобретению Ганнибалом Гудвином желатинового противоскручивающего контрслоя в 1887 году. Появление гибкой фотоплёнки тесно связано с изобретением кинематографа: первая 35-мм киноплёнка для «кинетографа» была изготовлена Эдисоном разрезанием рулона 70-мм фотоплёнки вдоль. Фотоплёнка долго считалась принадлежностью любительской фотографии из-за необходимости выравнивания в кадровом окне. Кроме склонности к скручиванию, для первых фотоплёнок была характерна более быстрая потеря светочувствительности, чем у фотопластинок. Преимущества нового носителя начали проявляться одновременно с уменьшением форматов камер в конце 1920-х годов, когда появилась малоформатная и среднеформатная аппаратура профессионального класса. По сравнению с пластиночными камерами, такие фотоаппараты позволяли носить с собой значительно больший запас фотоматериала, нечувствительного к ударам и более удобного: быстрота перемотки фотоплёнки не шла ни в какое сравнение с длительностью замены фотопластинки при репортажной съёмке.
Как и фотопластинки, чувствительные только к сине-фиолетовому излучению, первые фотоплёнки не подвергались спектральной сенсибилизации или были ортохроматическими. Панхроматические эмульсии с равномерной чувствительностью ко всему видимому спектру на фотоплёнках стали доступны только после открытия красного сенсибилизатора пиацианола Бенно Гомолкой в 1905 году. Выпуск первых панхроматических фотопластинок налажен Фредериком Рэттеном и Генри Уэйнрайтом только в 1906 году, однако распространение они получили позже из-за высокой стоимости. Возможность обработки несенсибилизированных эмульсий при неактиничном освещении считалась более важной, чем правильная передача тона окрашенных объектов. Начало выпуска фотоплёнок в СССР совпало с вводом в строй первых фабрик киноплёнки — № 5 в Переславле-Залесском и № 3 в Шостке. Производство фотоматериалов в те годы было тесно увязано с оборонными отраслями промышленности, поскольку коллоксилин, используемый для синтеза нитратной подложки, одновременно был сырьём для взрывчатки.
Самый ранний способ цветной фотографии, основанный на автохромном процессе, предполагал использование жёсткой подложки фотопластинок. Тем не менее, первые попытки создания цветных фотоплёнок также основаны на растровых технологиях, впервые реализованных в 1928 году компанией Eastman Kodak. Цветоделение происходило при помощи лентикулярного растра, изготовленного на стороне основы, обращённой к объективу с встроенными цветными светофильтрами. Однако необходимость специального оптического устройства для просмотра цветного изображения и невозможность его тиражирования ограничивали область применения лентикулярных плёнок. Первая многослойная цветная фотоплёнка Kodachrome с диффундирующими цветообразующими компонентами появилась на американском рынке в 1935 году, дожив до 2010 года почти без изменений. Технология съёмки на такую плёнку ничем не отличается от съёмки на чёрно-белую, а цветной позитив виден невооружённым глазом.
Однако наиболее распространёнными стали хромогенные цветные фотоплёнки с синтезом красителей из недиффундирующих компонент, находящихся в эмульсии. Это значительно упрощало лабораторную обработку. Впервые этот способ цветной фотографии реализован в 1936 году немецкой компанией Agfa на основе патентов Рудольфа Фишера. Все первые цветные плёнки были обращаемыми, давая позитивное изображение непосредственно в эмульсиях, на которые производилась съёмка. Новый цветной фотоматериал сразу стал популярным в издательской деятельности и среди фотолюбителей. Дальнейшее развитие пошло по пути внедрения негативно-позитивного процесса в цветную фотографию. В 1939 году появилась первая негативная многослойная фотоплёнка Agfacolor, а через два года — её американский аналог Kodacolor. В 1947 году начат выпуск советских многослойных негативных фотоматериалов типа Sovcolor на основе немецких технологий, полученных в счёт репараций после войны.
Постепенно фотоплёнка почти полностью вытеснила фотопластинки, в том числе из крупноформатной фотографии. Подавляющую часть рынка с большим размером кадра заняла листовая фотоплёнка тех же форматов. К концу 1990-х годов более 90 % фотографий, за исключением снимков одноступенного процесса, выполнялись на фотоплёнке. Ситуация начала меняться с начала 2000-х годов, когда стали появляться доступные для широкого круга потребителей цифровые фотоаппараты. Отсутствие накладных расходов на дорогостоящие фотоматериалы и скорость получения готового изображения быстро сделали цифровую фотографию более конкурентоспособной, а к середине десятилетия доминирующей на рынке. В 2006 году большинство производителей отказались от выпуска фотоаппаратов, рассчитанных на фотоплёнку, которая по-прежнему доступна в продаже, но всё более дорогостояща.
Строение фотоплёнки
Фотоплёнка состоит из одного или нескольких эмульсионных слоёв, нанесённых на подложку. В современных чёрно-белых или монохромных фотоплёнках используется один эмульсионный слой, чаще всего состоящий из двух полуслоёв с различной светочувствительностью. Такое строение позволяет получать большую фотографическую широту при малой зернистости: яркие участки изображения фиксируются мелкозернистым низкочувствительным полуслоем, а тени — более высокочувствительным. Цветные фотоплёнки имеют более сложное строение. Они состоят из трёх эмульсионных слоёв с разной спектральной чувствительностью. Верхний несенсибилизированный слой чувствителен к синему свету, средний — к сине-зелёному, а нижний — к синему и красному излучениям. Расположенный под верхним синечувствительным слоем жёлтый фильтровый подслой задерживает синий свет, не пропуская его к нижним слоям, и обесцвечивается при лабораторной обработке.
В современных цветных негативных плёнках каждый зонально-чувствительный эмульсионный слой так же, как и в чёрно-белых, состоит из двух или, чаще — трёх полуслоёв для увеличения фотографической широты. Между эмульсионными слоями, чувствительными к разным участкам спектра, находятся промежуточные слои, изолирующие от взаимного проникновения красителей во время лабораторной обработки, предотвращая ошибки цветоделения. В процессе проявления чёрно-белых фотоплёнок на экспонированных участках серебро восстанавливается из галогенида до металлической формы, образуя видимое изображения. Неэкспонированный галогенид удаляется из эмульсии в процессе фиксирования. В цветных фотоплёнках восстановление серебра сопровождается синтезом красителей, образующих цветное изображение. Для получения изображения, состоящего из одних красителей, серебро растворяется с помощью отбеливания.
Кроме эмульсионных слоёв современные фотоплёнки снабжаются дополнительными, несущими вспомогательные функции. Непосредственно на основу наносится желатиновый подслой толщиной около 1 микрометра, который служит для надёжного сцепления эмульсионных слоёв с подложкой. На негативных плёнках его иногда окрашивают, используя в качестве противоореольного. Противоскручивающий слой или контрслой наносится на обратную сторону подложки и состоит из желатина. Препятствует скручиванию плёнки при сушке. Может быть окрашен, и тем самым выполнять одновременно роль противоореольного слоя, предотвращающего образование ореолов вокруг ярких бликов из-за отражения света от обратной стороны подложки. В современных фотоплёнках в противоореольный слой добавляется коллоидное серебро, которое обесцвечивается в процессе лабораторной обработки. Дополнительно противоореольную функцию может исполнять окрашенная подложка негативной плёнки и дополнительный мелкозернистый низкочувствительный слой, наносимый под основным высокочувствительным в чёрно-белой фотоэмульсии.
Материал подложки В качестве материала подложки первых фотоплёнок XIX — начала XX века использовалась нитроцеллюлоза. Этот материал обладает отличной гибкостью и износоустойчивостью, но легко воспламеним, а его хранение требует тщательного соблюдения противопожарной безопасности. В 1925 году компания Eastman Kodak начала выпуск фотоплёнки на негорючей подложке из ацетата целлюлозы. В 1938 году Kodak полностью прекратил выпуск нитратной 35-мм фотоплёнки, а через год диацетатная подложка стала единственным носителем и для листовых фотоплёнок. В 1948 году анонсирована первая подложка из триацетата целлюлозы, практически не уступающая по прочности нитратной, и безопасная. Через два года на этот материал перевели весь среднеформатный «рольфильм», в том числе его типы 616, 620, 828. До середины 1980-х годов на иностранных фотоплёнках встречалась маркировка Safety Film, обозначающая пожаробезопасную ацетатную подложку.