Автофокус

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Автофо́кус  — устройство, наводящее оптическую систему на резкость изображения в фокальной плоскости.

[править] Виды систем автофокуса

Действие автофокуса производится в два этапа:

• измерение параметра (расстояния до объекта съёмки, максимального контраста, фазового сдвига лучей, времени задержки прихода отраженного луча и т.д.) чувствительного к резкости изображения в фокальной плоскости и генерация сигнала рассогласования системы автоматического регулирования автофокусировки;
• наведние оптической системы (в основном фотографические и видеообъективы на резкость изображения в фокальной плоскости.

Обычно эти процессы происходят одновременно. Наведние оптической системы на резкость исполняется электро- или ультразвуковым двигателем.

Работа системы автофокуса по измерению параметра чувствительного к резкости изображения в фокальной плоскости может основываться на различных принципах:

• ультразвуковой (некоторые камеры Polaroid)
• инфракрасный (некоторые компактные камеры, старые видеокамеры)
• фазовый (зеркальные фотоаппараты)
• контрастный (видеокамеры, цифровые незеркальные фотоаппараты)

[править] Ультразвуковая и инфракрасные системы

Ультразвуковая и инфракрасные системы называются активными, так как они измеряют расстояние, излучая звуковые или инфракрасные волны и анализируя их отражение от объекта. Такие системы не позволяют снимать, например, через стекло. Для пассивных систем — фазовой и контрастной — съёмка через стекло не представляет трудностей.

[править] Фазовый автофокус

Фазовый автофокус применяется в современных зеркальных плёночных и цифровых фотоаппаратах. Основным элементом его являются специальные датчики, которых в профессиональных камерах может быть до нескольких десятков. Эти датчики получают часть светового потока с помощью специальных зеркал, каждый датчик от своей точки кадра. Внутри датчика свет разделяется на две части, каждая из которых попадает на свой светочувствительный сенсор. В случае точной наводки на резкость два световых потока будут находиться друг от друга на определённом расстоянии, заданном конструкцией датчика. В противном случае, это расстояние будет больше или меньше. Измерив его, датчик даёт на выходе сигнал, показывающий насколько и в какую сторону надо произвести наводку на резкость.

Быстродействие такой системы очень высокое и определяется, в основном, быстродействием механики объектива.

[править] Контрастный автофокус

Контрастный автофокус применяется в цифровых незеркальных фотоаппаратах. Принцип его работы основан на том, что микропроцессор фотоаппарата постоянно считывает изображение с матрицы, анализирует степень его контрастности и принимает решение о перемещении объектива.

Такой автофокус обладает довольно низким быстродействием, так как в каждый момент времени процессор не обладает объективными данными о степени наводки на резкость. Поэтому он каждый раз должен немного подвинуть объектив для проверки изменения контраста. Если процессор ошибся, ему приходится перемещать объектив в обратную сторону. В основном, именно временем работы автофокуса и объясняется большая задержка между нажатием на спуск и собственно съёмкой кадра, характерная для большинства цифровых фотоаппаратов. Низкая скорость автофокуса объясняется ещё и тем, что в незеркальных фотоаппаратах процессор вынужден считывать весь кадр с матрицы и анализировать лишь некоторые её участки на степень контрастности.

[править] Режимы работы автофокуса

В современных фотокамерах применяются интеллектуальные алгоритмы работы систем автофокуса, в основном предназначенные для фотографирования движущихся объектов. Проблема их съёмки заключается в том, что с момента наведения на резкость, между нажатием на кнопку спуска и до момента съёмки кадра проходит небольшое время. За это время объект может уйти из плоскости наводки на резкость. Для решения этой проблемы для систем автофокуса придуманы следующие режимы:

• Следящий — в этом режиме система постоянно отслеживает положение объекта и держит его постоянно в фокусе, перемещая линзы в объективе. Постоянное применение такой системы обычно не рекомендуется, так как при этом очень быстро расходуются батареи аппарата.
• Упреждающий — в этом режиме система автофокуса определяет скорость движения объекта, рассчитывает его положение в момент съёмки и заранее перемещает линзы в объективе так, чтобы тот получился в фокусе.

В незеркальных фотоаппаратах для съёмки движущихся объектов применяется блокировка автофокуса. Фотограф наводит аппарат на объект, находящийся на подходящем расстоянии, и нажимает на специальную кнопку. Объектив фокусируется на этот объект, и при нажатии на кнопку спуска аппарат делает снимок мгновенно, без автофокусировки.

[править] Условия работы автофокуса

Современные системы автофокуса обладают отличными характеристиками, позволяющими в большинстве случаев заменить ручную наводку. Однако, как и для любой сложной системы, им требуются определённые условия для работы и умение их применять.

Главное условие работы автофокуса — достаточная яркость объекта съёмки и наличие на нём контрастных элементов. Именно поэтому системы автофокуса плохо работают в темноте, фотоаппарат впадает в ступор при попытках навестись на однородный объект, например гладкую стену.

Проблему недостаточной яркости объекта в темноте призваны решать системы подсветки автофокуса. Для этой цели в фотоаппарате (или в корпусе продвинутых внешних фотовспышек) размещается специальная лампа, которая автоматически загорается в темноте. В некоторых камерах для этой цели используются короткие световые импульсы встроенной фотовспышки.

[править] Ультразвуковой мотор

Ультразвуковой пьезоэлектрический мотор, применяемый в современных объективах, имеет выше КПД и скорость , менее шумен. Такой мотор позволяет объективу быстрее и с меньшим шумом производить наводку на резкость. Его применение заметно сокращает задержку автофокуса.