TTL-экспонометр (: «через объектив») — разновидность встроенного экспонометра, измеряющего яркость снимаемой сцены непосредственно через съёмочный объектив фотоаппарата или кинокамеры. В советской литературе по фотографии некоторое время использовалось понятие «внутреннее светоизмерение» и соответствующая аббревиатура «ВС», например в названии фотоаппарата «Зенит-15 ВС». Однако, в дальнейшем это обозначение было вытеснено международным термином TTL.
Применяется для определения правильной экспозиции, 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 считается его высокая точность, получаемая за счёт автоматического учёта большинства факторов, влияющих на экспозицию, в том числе кратности применённых светофильтров, эффективной светосилы объектива, его поля зрения, выдвижения и прочих обстоятельств.
К недостаткам TTL-экспонометра можно отнести невозможность измерения непосредственно в момент фотосъёмки при поднятом зеркале, что имеет значение при автоматическом управлении экспозицией и вносит ошибки при быстрых изменениях освещённости. Кроме того, TTL-экспонометр пригоден только для измерения яркости объектов съёмки и не даёт возможности определять освещённость сцены.
Историческая справка
Принцип измерения экспозиции по свету, прошедшему через объектив впервые запатентован в 1935 году компанией Zeiss Ikon для двухобъективного зеркального фотоаппарата Contaflex 860/24. Патент DE 722135(C) на способ заобъективного измерения в однообъективных зеркальных фотоаппаратах, поданный в июле 1939 года, зарегистрирован в 1942 году в нацистской Германии, и из-за войны не был воплощён «в металле». Селеновый фотоэлемент в форме рамки предполагалось размещать вокруг фокусировочного экрана со стороны зеркала. Практически одновременно компанией Arnold & Richter подан патент на заобъективный экспонометр для киносъёмочных аппаратов с зеркальным обтюратором, опубликованный лишь после войны.
Широкое внедрение TTL-экспонометров началось только после появления полупроводниковых фоторезисторов и фотодиодов, значительно более компактных, чем селеновые фотоэлементы: размещение последних внутри оптического тракта связано с большими трудностями. В 1960 году на выставке Photokina компания Asahi Optical Co. представила прототип фотоаппарата Pentax под названием Spot-Matic с точечным заобъективным измерением. Однако, первым фотоаппаратом с TTL-экспонометром считается Topcon RE-Super, запущенный в серийное производство в 1963 году японской компанией Tokyo Kogaku KK. Второй камерой через год стала Alpa 9d, и почти одновременно начат выпуск доработанного Pentax Spotmatic. В 1965 году на весенней Лейпцигской ярмарке представлен восточногерманский Praktica Mat с заобъективным измерением, и в том же году выпущена сменная пентапризма Photomic T для камеры Nikon F, до этого оснащавшейся приставным внешним фотоэлементом. Этот тип призмы стал первым в мире сменным видоискателем, оснащённым TTL-экспонометром. В СССР заобъективное измерение впервые реализовано в 1972 году в фотоаппарате «Зенит-16». В настоящее время все зеркальные фотоаппараты оснащаются TTL-экспонометрами сопряжённой конструкции, то есть непосредственно связанной с органами управления экспозицией и экспоавтоматикой.
Конструкция 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 точность фокусировки, затруднённой при недостатке освещения. В первом фотоаппарате с TTL-экспонометром Topcon RE-Super светочувствительный CdS фоторезистор располагался в зеркале, некоторые участки которого были полупрозрачны. При этом терялось не более 7 % света, остальная часть которого попадала в видоискатель. Однако, наиболее широкое распространение получили схемы без разделения светового потока, одной из которых стало расположение фоторезисторов за окулярной гранью пентапризмы. Первыми TTL-экспонометрами такой конструкции оснащались фотоаппараты компании Asahi Optical, запатентовавшей расположение сенсоров в 1967 году. В дальнейшем устройство стало общепринятым для большинства иностранных производителей. Такая конструкция не требует отбора света: сенсоры получают световой поток, проходящий мимо окуляра. Встречаются конструкции, в которых светочувствительные элементы расположены у верхних граней пентапризмы, отбирая боковые пучки света, не попадающие в окуляр. Такое устройство пентапризмы было, например, у фотоаппаратов «Minolta XK» и «Leica R3».
Некоторые системы TTL-измерения осуществляли отбор света из оптического тракта видоискателя, снижая его светосилу и затрудняя визирование и фокусировку. Например, в советских фотоаппаратах «Зенит-TTL» и «Зенит-19» отбор света осуществлялся от передней полупрозрачной грани пентапризмы. В результате, видоискатель этих фотоаппаратов оказался значительно «темнее», чем у 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, как правило, призмами с полупрозрачной зеркальной гранью, часто предназначенными также для телевизира. Некоторое распространение получило расположение сенсора у торца коллективной линзы с внутренним наклонным полупрозрачным отражателем («Canon F-1»). Такая схема наиболее выгодна в камерах со съёмной пентапризмой, экспонометр которых остаётся работоспособным независимо от типа установленного видоискателя.
Те же преимущества даёт решение, впервые использованное в 1968 году в камерах «Leicaflex SL», когда фоторезистор располагается под основным полупрозрачным зеркалом, улавливая свет, отражаемый вспомогательным маленьким зеркалом. Такое устройство, характерное также для фотоаппаратов «Nikon F3», «Pentax LX» и «Olympus OM-3», 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. В современной цифровой аппаратуре расположение фотодиода под зеркалом практически не встречается, поскольку эта часть оптического тракта занята модулем автофокуса, а свет вспышки измеряется другим способом.
+ Расположение фоторезисторов при заобъективном светоизмерении В подвижном полупрозрачном зеркалеTopcon RE-Super На полупрозрачной грани пентапризмыЗенит-TTL, Зенит-19 На окулярной грани пентапризмыPentax Spotmatic, Nikon FM, Canon EOS, Зенит-12сд У торца коллективной линзыCanon F-1 Под вспомогательным зеркалом Leicaflex, Nikon F3, Pentax LX, Olympus OM-3 Напротив фотоплёнкиOlympus OM-2 На откидном рычаге за полупрозрачным зеркаломCanon Pellix
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 во всех камерах серии «Canon EOS». Этот же светочувствительный элемент используется для точечного режима измерения. Измерение света, отражённого от плёнки, осуществляется другим фоторезистором, расположенным под зеркалом, рядом с модулем автофокусаВ цифровых фотоаппаратах этот сенсор отсутствует. Подобное расположение светочувствительных ячеек использовано в камере «Nikon F4». Отличие заключается в двух многозонных сенсорах, расположенных по бокам от окуляра для осуществления оценочного замера. Многие зеркальные фотоаппараты оснащаются несколькими фоторезисторами, расположенными в разных местах оптического тракта для измерения экспозиции в различных режимах.
Цифровые зеркальные фотоаппараты, поддерживающие режим Live View, а также беззеркальные камеры для измерения экспозиции используют данные со светочувствительной матрицы. 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». В СССР был разработан фотоаппарат «ФЭД-6 TTL» с таким же принципом светоизмерения, однако серийно он не выпускался. Фоторезистор на убирающемся рычаге использовался также в некоторых зеркальных фотоаппаратах, например, «Canon Pellix» с неподвижным полупрозрачным зеркалом.
Два способа сопряжения Уже самые первые TTL-экспонометры имели сопряжённую конструкцию, обеспечивающую полуавтоматическое или автоматическое управление экспозицией. При этом сопряжение с переключателем выдержек легко реализуется переменным резистором, включаемым в измерительную цепь, а передача в экспонометр информации об относительном отверстии объектива может происходить двумя способами. В дальномерных фотоаппаратах и кинокамерах диафрагмирование объектива автоматически отражается на результатах измерения, поскольку пропорционально изменяется количество света, достигающего сенсор. В этом случае никакие связи экспонометра с объективом не требуются.
В зеркальных фотоаппаратах с прыгающей диафрагмой измерение может происходить только перед съёмкой, пока зеркало опущено, но отверстие при этом полностью открыто. Поэтому для получения корректного результата экспонометр должен включаться только при рабочем положении диафрагмы, закрытой репетиром, или в показания должна вноситься поправка, зависящая от положения её управляющего кольца. Эти два способа принято разделять и называть и соответственно. Первый способ пригоден только для полуавтоматического управления экспозицией. Однако, его техническая реализация наиболее проста, и используется для объективов с резьбовым креплением или с обычной диафрагмой. Фотоаппараты с TTL-экспонометром и резьбовым креплением объективов, например Pentax Spotmatic, измеряли экспозицию только при рабочем значении прыгающей диафрагмы. Причина кроется в невозможности корректировки показаний экспонометра при отсутствии его измерительной связи с диафрагмой, легко реализуемой только при байонетном креплении сменной оптики.
Второй способ измерения при открытой диафрагме считается наиболее совершенным из-за пригодности для автоматического управления экспозицией. Однако, для реализации замера при полном отверстии необходима передача предустановленного значения прыгающей диафрагмы и светосилы в экспонометрическое устройство. Это усложняет оправу объектива и её присоединение к камере. Впервые такой принцип измерения реализован в камерах Topcon RE-Super и Nikon F с байонетным креплением оптики, обеспечивающим точную повторяемость ориентации оправы относительно камеры после каждой замены объектива.