Автоматическое управление экспозицией, Экспозиционная автоматика () — совокупность устройств съёмочной камеры или фотопринтера, позволяющая автоматически устанавливать правильную экспозицию при съёмке или фотопечати. Главной составной частью экспозиционной автоматики является сопряжённый фотоэлектрический экспонометр, на основе показаний которого автоматически устанавливаются один или оба экспозиционных параметра. Последнее не относится к телевизионным и видеокамерам, в которых автоматическое управление экспозицией осуществляется на основе измерения постоянной составляющей видеосигнала. В цифровых фотоаппаратах и видеокамерах некоторые режимы предусматривают также автоматическое управление светочувствительностью (автоматическую регулировку усиления видеосигнала, ).

В отличие от автоматического управления, полуавтоматическое требует действий человека, подбирающего оба экспозиционных параметра на основе «нулевой» индикации экспонометра.

Автоматически может регулироваться экспозиция, получаемая как от постоянного освещения, так и от импульсных осветительных приборов. В последнем случае это возможно при использовании тиристорных фотовспышек, позволяющих регулировать длительность импульса, поскольку его интенсивность почти не поддаётся регулировке.

Историческая справка Автоматическое управление экспозицией стало возможным только после появления фотоэлектрических экспонометров в начале 1930-х годов. Первым фотоаппаратом, оснащённым экспозиционной автоматикой, считается среднеформатный складной Kodak Super Six-20 (Kodak Super 620), выпуск которого начат в 1938 году. Автоматическое управление диафрагмой осуществлялось механической связью с селеновым экспонометром. При нажатии на спусковую кнопку стрелка гальванометра фиксировалась арретиром, а затем в неё упирался ступенчатый поводок на кольце диафрагмы, ограничивая степень автоматического закрытия. Для учёта установленной выдержки затвор сопрягался с заслонкой, регулирующей степень открытия фотоэлемента. Автоматика работала при единственном значении светочувствительности, требуя установки нейтрального светофильтра или перехода на ручное управление с нестандартными фотоматериалами.

Однако, первый патент на подобное устройство появился тремя годами раньше. 11 декабря 1935 года физики Альберт Эйнштейн и Густав Бакки зарегистрировали авторское свидетельство № 2058562 на «самонастраивающийся фотоаппарат», автоматически регулирующий количество света, проходящего через объектив. В дальнейшем эта конструкция так и не была реализована. Kodak Super Six-20 был выпущен в количестве всего 719 экземпляров, поскольку его цена составляла половину нового автомобиля Ford, а надёжность автоматики оставляла желать лучшего. В автоматических принтерах для фотопечати аналогичные устройства стали стандартными уже перед Второй мировой войной, регулируя время работы печатающей лампы с помощью фотоэлемента.

Первые автоматические фотоаппараты и кинокамеры были любительскими и регулировали только диафрагму при установленной вручную выдержке. В зеркальной аппаратуре такая разновидность экспозиционной автоматики впервые реализована в 1959 году во французском фотоаппарате Royer Savoyflex с центральным затвором. Тогда же получило распространение международное обозначение ЕЕ (, «Электрический глаз»), используемое в названиях фотоаппаратов, кинокамер и других устройств. Принцип «электрического глаза» и само название впервые использованы компанией «Белл-Хауэлл» в 1956 году в любительской 16-мм кинокамере с автоматической регулировкой диафрагмы.

Первой классической «зеркалкой» с фокальным затвором и сменными объективами в 1965 году стал советский фотоаппарат «Киев-10», а через несколько месяцев (декабрь 1965) выпущена японская камера Konica Autoreflex. Автоматика обеих камер была механической и основывалась на отслеживании положения арретированной стрелки гальванометра ступенчатым лекалом (). В обоих случаях механизм приводился в действие усилием спусковой кнопки с длинным ходом. Принцип был уже хорошо отработан на любительских фотоаппаратах с жёстковстроенным объективом. Массовая реализация автоматического управления экспозицией в фото- и киноаппаратуре произошла после распространения микроэлектроники, обеспечивающей более высокую точность и надёжность, чем рычажно-кулачковые механизмы с гальванометром.

Для некоторых профессиональных фотоаппаратов с середины 1970-х годов выпускались приставные электромеханические устройства, поддерживающие автоматическую установку диафрагмы при помощи сервопривода. К таким устройствам можно отнести прибор Nikon DS-1 EE для фотоаппарата Nikon F2, сменную пентапризму Servo EE Finder для камеры Canon F-1 и серию объективов Zeiss Planar AA для фотоаппаратов Hasselblad. Приборы имели сходный принцип действия и поворачивали кольцо диафрагмы объектива при помощи сервопривода, выполняющего команды измерительной системы. Громоздкость и неудобство таких устройств привели к их быстрому вытеснению автоматикой, встроенной непосредственно в фотоаппарат.

Другим направлением параллельных разработок стала автоматизация установки выдержки при фиксированном значении диафрагмы. В однообъективных зеркальных фотоаппаратах такой режим впервые появился в 1967 году в советском экспериментальном «Зенит-Д», выпущенном небольшой партией, а за рубежом первой камерой с автоматом выдержки в 1971 году стал серийный Pentax Electro Spotmatic. По аналогичной схеме построены фотоаппараты «Силуэт-электро», «Зенит-18», «Зенит-Автомат». Современное название такого режима — «приоритет диафрагмы». Некоторое время разные производители отдавали предпочтение одному из автоматических режимов с ручной установкой диафрагмы или выдержки, считая тот или иной наиболее перспективным. Оба режима впервые реализованы одновременно в фотоаппарате Minolta XD-11 в 1977 году, давая фотографу выбор наиболее подходящего.

Обе разновидности автоматики требовали ручной установки одного из параметров, ограничивая диапазон работоспособности. Например, при уменьшении освещённости после полного открытия автоматической диафрагмы требуется ручная установка более длинной выдержки. Точно так же слишком большая освещённость приводит к необходимости закрытия диафрагмы вручную, потому что кратчайшая выдержка затвора, выбранная автоматикой, всё равно даёт передержку. Автоматика, регулирующая оба экспозиционных параметра рычажно-кулачковым механизмом с гальванометром, реализована в 1959 году в дальномерном фотоаппарате Agfa Optima. В СССР программной автоматикой механического типа оснащались любительские камеры, например «Сокол-Автомат», «Зоркий-10», «Вилия-авто», «ФЭД-Микрон». Современный программный автомат на основе цифрового микропроцессора впервые появился в 1978 году в зеркальном фотоаппарате Canon A-1.

Современное название такой технологии экспозиционной автоматики — «программный автомат». Цифровая фотоаппаратура оснащается экспозиционной автоматикой всех трёх типов, позволяя выбирать соотношение экспозиционных параметров и приоритет одного из них. Кроме того, появились режимы, автоматически регулирующие в том числе и светочувствительность.

Режимы автоматического управления экспозицией Не следует путать с режимами измерения экспозиции

В кинокамерах автоматически регулировалась только диафрагма, поскольку выдержка зависит от угла раскрытия обтюратора и чаще всего неизменна при фиксированной частоте киносъёмки. Наиболее сложные системы автоматического управления экспозицией используются в фотоаппаратах, где требуется управление обоими экспозиционными параметрами. Простейшие режимы фотокамер автоматически устанавливают только выдержку или только диафрагму, тогда как второй параметр устанавливается вручную и считается приоритетным. В советских источниках такая разновидность экспоавтоматики называлась «автоматом со свободным выбором одного из параметров». Наиболее совершенная разновидность автоэкспозиции, получившая название многопрограммного автомата, устанавливает оба параметра самостоятельно. Взаимная зависимость параметров может изменяться по разным законам, которые иногда называются «сюжетными программами».

Поскольку автоматическая регулировка экспозиции фотовспышки происходит только за счёт длительности импульса, многократно более короткого, чем любая выдержка затвора, она выполняется в единственном режиме, никак не отображаемом на органах управления. При этом автоматика вспышки работает в ведомом режиме по отношению к экспозиционной автоматике непрерывного освещения. Управление импульсом вспышки происходит на основе значения диафрагмы, установленного для непрерывного освещения автоматически или вручную. Кроме того, диапазон выдержек фокального затвора в любом автоматическом режиме при включении вспышки ограничивается, обеспечивая её синхронизацию. В режимах с автоматической установкой выдержки в фотоаппаратах обычно предусматривается дополнительная сигнализация, извещающая о слишком длинных выдержках, использование которых может привести к получению нерезкого снимка.

Автоматы с приоритетом выдержки

В таком режиме выдержка задаётся фотографом, а диафрагма устанавливается фотоаппаратом автоматически. Большинство производителей фототехники обозначают этот режим символом Tv (), унаследованным от аддитивной системы APEX. Часть компаний для этого же режима использует символ S (). Автоматическая регулировка диафрагмы наиболее распространёна в кинокамерах и видеокамерах, поскольку выдержка в этих устройствах поддаётся регулировке с большим трудом. Особенно это относилось к видеокамерам, основанным на вакуумных передающих трубках, которые могли обеспечивать только выдержку, точно совпадающую с длительностью полукадра. В кинокамерах при постоянной частоте киносъёмки выдержка может регулироваться только углом раскрытия обтюратора, изменение которого не поддаётся автоматизации. В современных фотоаппаратах автомат диафрагмы используется наряду с другими автоматическими режимами в случаях, когда значение диафрагмы не имеет решающего значения, но важна выдержка, от которой зависит степень размытости движущихся объектов.

Автоматы с приоритетом диафрагмы

В фотоаппаратах, оснащённых такой разновидностью автоматики, диафрагма выбирается фотографом, а выдержка устанавливается автоматически при помощи электромеханического затвора. Часть производителей фототехники обозначает этот режим символом Av системы APEX (), в то время как другая использует просто букву A (). Автоматическая установка выдержки в фотоаппарате нуждается в дополнительной сигнализации слишком длинных выдержек, сообщающей фотографу, что существует риск получения нерезкого снимка при съёмке без штатива. Разные производители предусматривают различные виды сигнализации, в некоторых случаях используя звуковую. Также могут мигать светодиоды или значение выдержки, отображаемое на дисплеях.

Приоритет диафрагмы пригоден в наибольшей степени для фотоаппаратов, поскольку регулировка выдержки в кино- и видеокамерах связана с определёнными трудностями. В некоторой степени это устранимо в видеокамерах, основанных на полупроводниковых матрицах, позволяющих регулировать длительность считывания кадра. Однако, уменьшение выдержки при съёмке движущегося изображения ухудшает плавность движения на экране, поэтому нежелательно. При фотосъёмке приоритет диафрагмы используется в случаях, когда наиболее важна глубина резкости, регулируемая диафрагмой, а конкретная величина выдержки может быть любой.

Программные автоматы

При таком режиме автоматически устанавливаются оба экспозиционных параметра. Технология предусматривает жёсткую или управляемую зависимость между выдержкой и диафрагмой, изменяющимися в соответствии с измеренной экспозицией. С изменением экспозиции пропорции, в которых изменяются оба параметра, определяются программой, которая может задаваться в различных вариантах, подбираемых в зависимости от снимаемого сюжета. Различные программы такого автомата получили название «сюжетных программ».