Mail Facebook Instagram ВКонтакте Google+ Twitter Живой Журнал Одноклассники Telegram
 

Как работает фазовый автофокус

Когда дело доходит до технологии DSLR, кажется, есть некоторая путаница в том, как именно работает автофокус с определением фазы. Фотограф Назим Мансуров (Nosim Mansurov) в этой статье рассказывает, как и почему у камеры может быть проблема с автофокусом, и что происходит внутри нее с точки зрения автофокуса, когда делается снимок.

Большинство фотографов, не понимают, что основная проблема необязательно связана с конкретной моделью или типом камеры, а скорее с конкретным способом фокусировки этих камер. Проблемы с передним и задним фокусом в современных камерах, не являются чем-то новым - они существуют с тех пор, как была создана первая зеркалка с датчиком фазового обнаружения. 

Как работают зеркальные камеры

Чтобы разобраться в этом вопросе более подробно, важно сначала узнать, как работает зеркальная камера. Обычно на иллюстрациях показывается только одно зеркало, расположенное под углом 45 градусов. Однако за ним есть также вторичное зеркало, отражающее часть света на фазовый датчик.

Взгляните на упрощенную иллюстрацию ниже, которую Назим сделал на примере Nikon D800.

Как работает фазовый автофокус

  1. Луч света.
  2. Главное/Отражающее зеркало.
  3. Вторичное зеркало, также известное как «Дополнительное».
  4. Затвор камеры и датчик изображения.
  5. Эксцентриковый штифт (шестигранник 1,5 мм) для регулировки главного зеркала.
  6. Эксцентриковый штифт (шестигранник 1,5 мм) для регулировки вторичного зеркала.
  7. Датчик определения фазы (датчик AF).
  8. Пентапризма.
  9. Видоискатель.

Давайте посмотрим, что происходит внутри камеры, когда делается снимок. 

Лучи света попадают в объектив (1) и в камеру. Частично прозрачное главное зеркало (2) расположено под углом 45 градусов, поэтому оно отражает большую часть света вертикально в пентапризму (8). Пентапризма «волшебным образом» преобразует вертикальный свет обратно в горизонтальный и переворачивает его, так что вы видите именно то, что получаете, когда смотрите в видоискатель (9). Небольшая часть света проходит через главное зеркало и отражается вторичным (3), которое также наклонено под углом (54 градуса на многих современных камерах Nikon, как показано выше). Затем свет достигает датчика фазового обнаружения / автофокусировки (7), который перенаправляет его на группу датчиков (два датчика на точку автофокусировки). 

Затем камера анализирует и сравнивает изображения с этих датчиков (аналогично тому, как оценивается фокусировка на дальномере), и, если они не выглядят одинаково, она дает команду объективу произвести правильную настройку. 

Хотя описанный выше процесс выглядит более или менее простым, у этого подхода есть одна серьезная проблема. Датчик фазового определения дает команду объективу выполнить правильную настройку, в то время как изображение захватывается совершенно другим устройством - датчиком на задней панели камеры. В чем тогда проблема? 

Помните, что когда вы делаете снимок, оба зеркала заднего вида поднимаются, затвор открывается, и свет от объектива попадает прямо на датчик камеры (4). Для правильной работы фазового автофокуса расстояние между креплением объектива и датчиком камеры, а также расстояние между креплением объектива и датчиком фазового определения должны быть одинаковыми. Если есть даже небольшое отклонение, автофокус будет некорректным. Вдобавок ко всему, если угол вторичного зеркала не совсем такой, каким должен быть, это также приведет к проблемам с автофокусировкой. 

Как работает датчик фазового определения 

Как было сказано выше, система фазового детектирования работает так же, как и дальномерные камеры. Свет, отражающийся от вторичного зеркала, принимается двумя или более небольшими датчиками изображения (в зависимости от того, сколько точек фокусировки в системе автофокусировки) с микролинзами над ними. Для каждой точки фокусировки, которую вы видите в видоискателе, есть два крошечных датчика разности фаз - по одному для каждой стороны объектива, как показано на иллюстрации (7) (хотя на иллюстрации это поведение чрезмерно преувеличено, показаны два отдельных световых луча, достигающих двух отдельных датчиков).

Фактически, на современном устройстве фазового обнаружения больше, чем два датчика, и они расположены очень близко друг к другу. Когда свет их достигает, если объект находится в фокусе, световые лучи с крайних сторон объектива сходятся прямо в центре каждого датчика (как на датчике изображения). На обоих сенсорах будут одинаковые изображения, указывающие на то, что объект действительно находится в идеальном фокусе. 

Если объект находится не в фокусе, свет больше не будет сходиться и попадет в разные стороны датчика, как показано ниже.

 Как работает фазовый автофокус

На рисунках 1–4 представлены условия, при которых линза сфокусирована (1) слишком близко, (2) правильно, (3) слишком далеко и (4) чрезвычайно далеко. Из графиков видно, что разность фаз между двумя профилями может использоваться, чтобы определить не только в каком направлении, но и на сколько нужно изменить фокус для достижения оптимальной фокусировки. Обратите внимание, что на самом деле вместо сенсора движется объектив. 

Поскольку система фазового детектирования знает, находится ли объект в фокусе спереди или сзади, она может отправлять точные инструкции на объектив камеры о том, в каком направлении и на сколько повернуть фокус. Вот что происходит, когда камера фокусируется на объекте (работа автофокусировки замкнутого цикла): 

  1. свет, проходящий через крайние стороны линзы, оценивается двумя датчиками изображения;
  2. в зависимости от того, как свет достигает датчиков изображения, система автофокусировки может определить, находится ли объект в фокусе спереди или сзади и на сколько далеко;
  3. затем система автофокусировки дает команду объективу отрегулировать фокус;
  4. вышеуказанное повторяется, пока не будет достигнута идеальная фокусировка. Если фокусировка не может быть достигнута, объектив сбрасывается и начинает восстанавливать фокусировку, что приводит к «охоте» на фокус;
  5. после достижения идеальной фокусировки система автофокусировки отправляет подтверждение того, что объект находится в фокусе (зеленая точка внутри видоискателя, звуковой сигнал и т.д.).

Система определения фазы намного быстрее, чем система определения контраста (которая полагается на изменение фокуса вперед и назад до тех пор, пока фокус не будет достигнут, с большим количеством анализа данных изображения, происходящего на уровне датчика изображения). 

Система фазовой детекции/автофокусировки - очень сложна и улучшается практически каждый раз, когда обновляется линейка камер более высокого класса. С годами количество точек автофокусировки увеличивалось, как и количество более надежных точек автофокусировки крестового типа. Взгляните на эту сложную матрицу датчиков автофокуса на камере.

Как работает фазовый автофокус

Увеличилось не только количество точек автофокусировки, но и их надежность. Большинство современных профессиональных фотоаппаратов сегодня оснащены чрезвычайно быстрыми и легко настраиваемыми системами автофокусировки, которые могут непрерывно отслеживать объекты и фокусироваться. 

Проблемы с автофокусом DSLR 

Система автофокусировки с определением фазы очень сложна и требует высокой точности для получения результатов. Самое главное, что она должна быть правильно установлена ​​и выровнена в процессе производства. Если есть даже небольшое отклонение, которое случается довольно часто при производстве, автофокус отключится. Это основная причина, по которой фазовое обнаружение было источником проблем с тех пор, как появилась первая такая зеркалка. Понимая возможные отклонения, производители цифровых зеркальных фотокамер разработали систему высокоточной калибровки, которая это учитывает и позволяет проводить индивидуальную калибровку камеры. 

Если обнаруживается проблема выравнивания датчика с определением фазы, система выполняет автоматическое компьютеризированное тестирование, которое проходит через каждую точку фокусировки и вручную настраивает ее в камере. Отклоненные точки повторно калибруются и регулируются, затем значения компенсации записываются в прошивку камеры.

Обсуждение

Вы можете оставить свой комментарий к данной статье

Все интересные новости в группе ВКонтакте