Зачем японские инженеры нанесли шахматный узор на шторку фотоаппарата Olympus OM-2

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Статья | Фото и аксессуары

Осенью 1975 года на выставке фототехники в Париже японская компания Olympus представила компактную зеркальную камеру OM-2. Если снять с нее объектив и аккуратно поднять зеркало пальцем, на матерчатой шторке затвора открывался необычный рисунок: хаотичная сетка из белых и черных прямоугольников, похожая на современный QR-код. Конкуренты поначалу решили, что это декоративный элемент или заводская технологическая разметка. Но за этим графическим решением скрывался расчет, изменивший принципы работы со светом в пленочной фотографии.

До появления этой модели все зеркальные фотоаппараты — от японских профессиональных систем до советского «Зенита-TTL» — измеряли свет по одной схеме. Световой поток проходил через объектив, отражался от зеркала и попадал вверх, в пентапризму, где стоял фотоэлемент. Фотограф нажимал кнопку спуска, зеркало поднималось, перекрывая датчик, и в момент экспозиции камера уже не контролировала свет. Если за время движения механизмов освещение менялось хотя бы на треть ступени — солнце скрывалось за облаком или в помещении включали свет, — кадр получался с ошибкой по экспозиции.

Автор: Lex Tollenaar / CC BY-SA 3.0 Источник: commons.wikimedia.org

Глаза на дне корпуса

Главный конструктор проекта Ёсихиса Майтани решил убрать замер экспозиции из верхней призмы. Он установил два кремниевых фотодиода на дно зеркальной шахты и направил их в сторону кадрового окна. Расчет конструктора был прост: оценивать количество света нужно не до нажатия на кнопку, а непосредственно во время съемки, считывая световой поток, отраженный от поверхности фотопленки.

Эту технологию назвали OTF — сокращение от английского Off The Film («прямо с пленки»). Когда фотограф нажимал на спуск, зеркало поднималось, первая шторка затвора распахивалась, и свет падал на фотоэмульсию. Отражаясь от пленки, свет попадал на датчики у основания шахты, конденсатор накапливал электрический заряд и при достижении нужного значения моментально подавал команду электромагниту закрыть вторую шторку.

Если съемка шла ночью с выдержкой в четыре секунды и в кадр въезжал автомобиль с включенными фарами, электроника фиксировала приток света и закрывала затвор раньше расчетного времени. OM-2 стала первой камерой с замером в реальном времени. Но когда инженеры перешли к тестам на коротких выдержках, система столкнулась с физическим ограничением механики.

Автор: Teguhsatrianegara / CC BY-SA 4.0 Источник: commons.wikimedia.org

Препятствие в одну сотую секунды

Причина заключалась в устройстве фокального затвора. На длинных выдержках первая шторка открывает кадровое окно полностью: пленка открыта целиком, а затем ее накрывает вторая шторка. Но на выдержках короче 1/45 секунды шторки двигаются одновременно с постоянным зазором, образуя узкую щель, которая быстро пробегает вдоль кадра.

Датчики на дне корпуса не успевали среагировать на отражение от эмульсии: пока микросхема анализировала световой поток от узкой полоски, щель уже завершала движение. Камере требовалось рассчитать экспозицию за долю миллисекунды до начала движения шторки — в тот момент, когда зеркало уже поднялось, но механизм затвора еще оставался неподвижным.

В эту долю секунды датчики фиксировали не пленку, а внешнюю сторону закрытой первой шторки. Если бы шторка осталась обычной черной тканью, фотоэлементы оценили бы сцену как полную темноту, и электроника передержала бы кадр на несколько ступеней.

Чтобы решить эту задачу, инженеры измерили отражательную способность сотен типов фотопленок: цветных, черно-белых, мелкозернистых и высокочувствительных. Лабораторные замеры показали, что средняя фотоэмульсия отражает 18% падающего света. Следовательно, поверхность первой шторки должна была отражать ровно столько же света, сколько и скрытая за ней фотопленка.

Автор: Lex Tollenaar / Общественное достояние Источник: commons.wikimedia.org

Компьютерная мозаика на ткани

Покрыть шторку обычной серой краской с коэффициентом 18% не удалось. Слой серого пигмента давал направленные блики при смене объективов с разным фокусным расстоянием, из-за чего автоматика ошибалась в расчетах.

Разработчики рассчитали на ЭВМ псевдослучайный геометрический рисунок. Полотно шторки покрыли микроскопическими блоками: черные квадраты поглощали свет, а белые отражали его с заданной яркостью. В сумме мозаика давала необходимые 18% диффузного отражения под любым углом падения лучей и без слепых зон для нижних датчиков.

Так инженеры получили двухступенчатый замер. На выдержках от 1/60 до 1/1000 секунды датчики считывали свет, отраженный от напечатанного шахматного узора на шторке в момент подъема зеркала. На длинных выдержках, как только первая шторка открывала кадр, фотодиоды переключались на замер света прямо с фотоэмульсии.

В 1970-е годы советские фотографы вычисляли параметры съемки ручными экспонометрами вроде «Ленинграда» или ориентировались по таблицам на коробках пленки «Тасма», делая запасные дубли. Автоматика Olympus брала расчеты на себя, отрабатывая сцены с резким изменением света без брака пленки.

Шахматный узор оказался настолько точным инженерным решением, что его принцип позже применили в медицинском оборудовании. Динамический замер по отражению света лег в основу автоматической подсветки медицинских эндоскопов Olympus, где равномерность освещения напрямую влияла на точность диагностики.

Механическая эпоха решила задачу динамического контроля экспозиции комбинацией пружин, фотодиодов и типографской печати на ткани.

Изображение в превью:
Автор: Lex Tollenaar / CC BY-SA 3.0
Источник: commons.wikimedia.org
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

3 комментария

Добавить комментарий

q
На дальномерке Минольте CLE было точно так же. А до неё Минольте/Лейка CL имела отдельный датчик на «ноге» в середине кадрого окна, который поднимался при съемке как зеркало — вот что творил сумрачный немецкий гений без японцев. А японцы могли, да.
m
Если за время движения механизмов освещение менялось хотя бы на треть ступени — солнце скрывалось за облаком или в помещении включали свет, — кадр получался с ошибкой по экспозиции.

В большинстве случаев — не принципиально. Для редких сюжетов — типа съемки на длинной выдержке — можно и пренебречь. Тот же движущийся автомобиль ночью — будет не на одном месте в кадре, вполне может быть и художественный прием… А потом еще синхронизация по первой и второй шторки при использовании вспышки, и «длительная» вспышка… Ну и т.д.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Квантовые спины впервые сдвинули сантиметровый объект: как физики преодолели барьер микромира

В фундаментальной физике существует давняя граница между микромиром и макромиром. Законы квантовой механики формулировались для отдельных элементарных частиц — электронов, протонов,...

Планшет, ноутбук и холст для рисования в одном флаконе: обзор Ninkear S13 Neo на Intel N150

Тем, кто привык к интерфейсу Windows, но не всегда хочет брать с собой ноутбук, придётся по душе Ninkear S13 Neo. По виду это обычный планшет с 13-дюймовым экраном, внутри которого работает Windows...

Самое странное облако Марса нарушило земные законы физики: почему шлейф длиной 1800 км не должен существовать

Каждое утро в период марсианского лета над южным полушарием планеты возникает гигантское атмосферное явление. Над западным склоном потухшего вулкана Гора Арсия формируется узкое белое облако из...

Почему дайверы со всего мира хотят увидеть дно озера Каинды в Казахстане

Куда только не хотят попасть дайверы-экстремалы: от остатков затонувших кораблей до пещер, из которых не факт, что выйдет выплыть. Но необычные виды и острые ощущения берут верх над чувством...

✦ ИИ  DIY «сделай сам» без мастерской: 7 технических лайфхаков для ремонта, апгрейда и экономии

Большинство мелких поломок дома вовсе не требуют поездки в сервис. Часто достаточно мультиметра, набора отвёрток, паяльника и понимания того, что именно вышло из строя. Собрал несколько DIY (сделай...

✦ ИИ  The Orange Box: 10 октября 2007 года Valve выпустила сборник из пяти игр, который стал легендой

10 октября 2007 года Valve выпустила The Orange Box — необычный игровой комплект, объединивший сразу пять проектов. В одной коробке оказались Half-Life 2, два эпизода, Portal и Team...