TTL-экспонометр (англ. Through the lens, TTL: «через объектив») — разновидность встроенного экспонометра, измеряющего экспозицию снимаемой сцены непосредственно через съёмочный объектив фото- или киносъёмочного аппарата^[1]. Применяется, главным образом, в однообъективных зеркальных фотоаппаратах и кинокамерах с зеркальным обтюратором, однако может использоваться и с другими типами видоискателя. По сравнению с экспонометрами, оснащёнными внешним фотоэлементом, главным достоинством такого принципа измерения считаются его высокая точность, получаемая за счёт автоматического учёта большинства факторов, влияющих на экспозицию, в том числе кратности применённых светофильтров, эффективной светосилы объектива, его фокусного расстояния и т. д^[2].

Принцип действия

Возможность заобъективного измерения экспозиции появилась одновременно с распространением сопряжённых визиров кинокамер и фотоаппаратов. При этом свет, прошедший через съёмочный объектив, измеряется компактными фоторезисторами или фотодиодами, а не селеновыми фотоэлементами, использовавшимися в экспонометрах с внешним сенсором. Первым фотоаппаратом с полноценным TTL-экспонометром считается Topcon RE-Super, представленный на выставке Photokina в 1963 году японской компанией Tokyo Kogaku KK^[3]. Через год компания Asahi Optical Co. выпустила первый фотоаппарат с точечным TTL-измерением Pentax Spotmatic, а в 1965 году заобъективный замер появился в сменной пентапризме Photomic T для камеры Nikon F, до этого оснащавшейся пентапризмами с внешним фотоэлементом. Этот тип призмы стал первым в мире сменным видоискателем, оснащённым TTL-экспонометром^[4]. В настоящее время все зеркальные фотоаппараты оснащаются TTL-экспонометрами сопряжённой конструкции, то есть непосредственно связанной с органами управления экспозицией и экспоавтоматикой.

Расположение фоторезисторов

Эффективность измерения экспозиции и светопропускание видоискателя зависит от расположения фоторезисторов TTL-экспонометра. При этом, яркость изображения в зеркальном видоискателе является одной из важнейших характеристик фотоаппарата или кинокамеры, поскольку от неё зависит комфортность и точность работы, особенно актуальные для людей с недостатками зрения. Поэтому наиболее широкое распространение получили схемы без разделения светового потока, одной из которых стало расположение фоторезисторов у окулярной грани пентапризмы. Первыми TTL-экспонометрами такой конструкции оснащались пентапризмы серии Photomic T для камеры Nikon F и большинство других иностранных фотоаппаратов^[5]. Такая конструкция не требует отбора света: сенсоры получают световой поток, проходящий мимо окуляра. Встречались конструкции, в которых светочувствительные элементы располагаются у верхних граней пентапризмы, отбирая боковые пучки света, не попадающие в окуляр. Такое устройство пентапризмы было, например, у фотоаппарата Minolta XK^[6]. Некоторые системы TTL-измерения осуществляли отбор света из оптического тракта видоискателя, снижая его светосилу и затрудняя визирование и фокусировку. Например, в отечественном фотоаппарате «Зенит-TTL» отбор света осуществлялся от передней полупрозрачной грани пентапризмы. В результате, видоискатель этого фотоаппарата оказался значительно «темнее», чем у его предшественников «Зенит-Е» и «Зенит-ЕМ» с внешним фотоэлементом экспонометра. Аналогичная проблема существовала в киносъёмочных аппаратах, отбор света в которых осуществлялся также в оптическом тракте сопряжённого видоискателя^[7], как правило, призмами с полупрозрачной зеркальной гранью, часто предназначенными также для телевизира^[8]. Некоторое распространение получило расположение сенсора у торца коллективной линзы (Canon F-1, Nikkormat^[4]). Такая схема наиболее выгодна в камерах со съёмной пентапризмой: экспонометр остаётся работоспособным независимо от типа установленного видоискателя. В некоторых типах камер, таких как Nikon F3 или Pentax LX, фоторезистор располагался под основным полупрозрачным зеркалом, улавливая свет, отражаемый вспомогательным маленьким зеркалом. Такое устройство позволяет измерять тем же сенсором свет, отраженный от плёнки во время экспозиции, в том числе фотовспышку. Однако, полупрозрачное зеркало снижает световую эффективность видоискателя. Для повышения яркости изображения в таких камерах часто используется сложная мозаичная микроструктура полупрозрачного участка зеркала^[9].

Дальнейшее развитие экспонометров и появление точечного и оценочного режимов измерения привели к усложнению конструкции фоторезисторов и появлению новых схем их расположения, не снижающих яркость видоискателя. Многозонные матричные фоторезисторы, осуществляющие оценочный замер, в большинстве случаев устанавливаются у окулярной грани пентапризмы и оснащаются микрообъективом, строящим уменьшенное изображение кадра на светочувствительной поверхности. Такая схема с одним многозонным фоторезистором, расположенным выше окуляра, реализована в плёночных камерах серии Canon EOS^[10]. Этот же светочувствительный элемент используется для точечного режима измерения. Измерение света, отражённого от плёнки осуществляется фоторезистором, расположенным под зеркалом, рядом с модулем автофокуса. Подобное расположение светочувствительных ячеек использовано в камере Nikon F4. Отличие заключается в двух многозонных сенсорах, расположенных по бокам от окуляра для осуществления оценочного замера^[11]. Появление систем автофокуса, требующих дополнительного отбора света, ещё больше усложнило задачу при проектировании TTL-экспонометров.

Способы измерения

Существуют две разновидности технологии TTL: с измерением экспозиции при рабочем значении диафрагмы или при полностью открытом относительном отверстии. Первый способ (англ. Stop Down Metering) обладает меньшей точностью, поскольку на фоторезистор через закрытую диафрагму попадает меньше света. Исторически эта технология была применена первой из-за относительной простоты и пригодности для объективов, не оснащённых прыгающей диафрагмой, а также для киносъёмочной аппаратуры. Подавляющее большинство отечественной кинофотоаппаратуры оснащалось TTL-экспонометрами, измеряющими экспозицию при рабочем значении диафрагмы.

Второй способ измерения (англ. Full Aperture Metering) считается наиболее совершенным, поскольку в этом случае сенсоры работают в более выгодном световом режиме, обеспечивая высокую точность даже при слабом освещении. Кроме того, не требуется закрытие диафрагмы, повышая комфортность визирования и оперативность съёмки. Однако, при этом необходима передача значения выбранной диафрагмы в экспонометрическое устройство, усложняющая присоединение объектива к камере и его оправу. Впервые такой принцип измерения реализован в камерах Topcon RE-Super и Nikon F. В первых системах с TTL-замером при открытой диафрагме передача её значений осуществлялась механическим способом. Наиболее известным примером могут считаться объективы Nikkor серий AI (англ. Automatic maximum aperture Indexing) и AI-S, передававшие значение диафрагмы при помощи соединения с дополнительным кольцом вокруг байонета F на камере. Эта же система применялась в отечественных фотоаппаратах «Киев-20» и «Киев-19М», выпуск которых был ограничен. В более современных системах, например Canon EF, передача происходит через электрические контакты. Все современные зеркальные камеры оснащаются TTL-экспонометрами, измеряющими экспозицию при полностью открытой диафрагме.

Цифровые зеркальные фотоаппараты, поддерживающие режим Live View, а также беззеркальные камеры для измерения экспозиции используют данные со светочувствительной матрицы. Однако, для измерения экспозиции вспышки ни одна модель, существующая на сегодняшний день, не опирается на данные матрицы, а использует общепринятый принцип предвспышки. Измерение экспозиции через съёмочный объектив возможно и в дальномерных фотоаппаратах. Для этого могут применяться фоторезисторы, установленные на рычаге, убирающемся перед срабатыванием затвора, как это сделано в камере Leica M5^[12]. В СССР был разработан фотоаппарат «ФЭД-6 TTL» с таким принципом светоизмерения, однако серийно он не выпускался^[13].

TTL OTF

Кроме традиционных систем TTL-экспонометрии, измеряющих свет через зеркальный видоискатель, существуют системы, измеряющие свет, отражённый от эмульсии фотоплёнки во время экспозиции. Общепринятое название таких систем — (англ. Off The Film, TTL OTF). Одной из первых такой принцип применила компания Olympus в модели OM-2. После подъёма зеркала светочувствительный сенсор начинал измерение интенсивности света, отражённого от плёнки и первой шторки затвора, на которую был нанесён сгенерированный компьютером рисунок. Последняя технология использовалась в системе ADM (англ. Auto Dynamic Metering). Из-за того, что измерение осуществляется непосредственно в момент экспозиции, такой принцип непригоден для предварительного подбора экспопары, и может быть использован только в режиме приоритета диафрагмы, работающем в реальном времени. Подобная система применяется в некоторых дальномерных камерах, например, Leica M6, когда фоторезистор измеряет свет, отражённый от белого пятна, нанесённого на первую шторку затвора.

Измерение экспозиции по технологии TTL OTF даёт некоторый разброс результатов, неизбежный из-за различной отражающей способности разных типов фотоматериалов^[14]. В большинстве случаев он не превышает половины ступени, но отдельные сорта обращаемых плёнок Polaroid оказывались вообще непригодными для такой экспонометрии, поскольку имели почти чёрную окраску противоореольного покрытия эмульсионного слоя.

Измерение света вспышки

Кроме измерения основной экспозиции, получаемой плёнкой или матрицей от непрерывного освещения, методом TTL возможно измерение экспозиции, получаемой от электронной фотовспышки. Поскольку последняя срабатывает в момент, когда зеркало поднято, непосредственное измерение основной системой через зеркальный видоискатель невозможно. Поэтому в плёночных камерах отдельная система OTF измеряет свет вспышки, отражённый от плёнки^[14]. При достижении правильной экспозиции импульс прерывается тиристорным ключом.

В цифровых фотоаппаратах такая технология пригодна в меньшей степени из-за малой отражательной способности большинства матриц. Современные цифровые системы используют сенсор основного экспонометра и предварительную вспышку малой мощности, излучаемую в момент, предшествующий подъёму зеркала. Интервал между предварительным и основным импульсами так мал, что оба воспринимается глазом, как один. Исключение составляют случаи использования синхронизации по второй шторке, когда предварительный и основной импульсы отчётливо различимы. На основании данных, полученных в результате измерения света TTL-системой, вычисляется мощность вспышки, необходимая для получения правильно экспонированного снимка. В некоторых случаях излучается не один, а несколько предварительных импульсов. Такой же предварительный импульс излучается вспышкой при нажатии кнопки экспопамяти (англ. AE-lock). В этом случае осуществляется предварительный расчёт необходимой мощности основной вспышки, которая происходит сразу же после нажатия на спусковую кнопку.

Разные производители фотоаппаратуры используют свои вариации этой технологии, называемые по-разному, но основанные на одинаковых принципах. В системных вспышках Canon Speedlite эта технология получила название E-TTL, впоследствии усовершенствованная и переименованная в E-TTL II. Nikon называет собственную систему с аналогичным принципом действия i-TTL^[15]. Торговое название P-TTL присвоено технологии измерения экспозиции фотовспышки в цифровых фотоаппаратах Pentax. В конечном счёте, все эти системы основываются на косвенных данных соотношения отражённого света предвспышки и мощности основного импульса, вычисляемых экспериментально каждым производителем. Поэтому, системные вспышки одних цифровых фотосистем не совместимы с камерами других.

Большинство современных систем вспышечной экспонометрии кроме интенсивности отражённого света предварительной вспышки учитывают и другие факторы, например, дистанцию до главного объекта съёмки^[14]. Это позволяет повысить точность экспонирования сюжетов, протяжённых в глубину и с несколькими объектами на разных расстояниях. Такая технология использует данные системы автофокуса, поскольку в большинстве случаев фокусировка производится на сюжетно важный объект. В этом случае при съёмке объекта, расположенного на удалённом фоне, правильную экспозицию получит главный объект, поскольку приоритет отдаётся дистанции наводки, а не отражённому свету. При обычном замере, не учитывающем расстояние, объект съёмки оказался бы передержанным, поскольку удалённый фон отражает мало света. Название технологии отличается у разных производителей: Nikon присвоил ей торговую марку «3D matrix metering», а у Canon такой же принцип включён в спецификацию E-TTL II.

Наиболее совершенные системы позволяют осуществлять автоматическое регулирование света нескольких вспышек, дистанционно управляемых от системы TTL-измерения камеры^[15]. При этом команды на начало и прекращение импульса каждой вспышки передаются специальным кодом при помощи инфракрасного излучения. В таких системах для измерения экспозиции также используются предварительные импульсы всех вспышек, участвующих в съёмке.

См. также

• Однообъективный зеркальный фотоаппарат
• Canon EOS flash system
• Экспонометр

Примечания