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

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.

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.

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.

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.