Автоматическая фокусировка цифровых фотоаппаратов

Активная фокусировка может быть инфракрасной (на камере установлен излучающий инфракрасный светодиод и приемник, реагирующий на отраженный луч света) или ультразвуковой (используются излучатель ультразвука и микрофон). Ультразвуковой фокусировочный локатор в массовых моделях цифровых фотоаппаратов не применяется, но инфракрасный иногда встречается. Зато в пленочных компактных фотоаппаратах (недорогих «мыльницах») активный инфракрасный автофокус обычное дело.

Работает активный автофокус с инфракрасным локатором подобно оптическому дальномеру. Вспомним конструкцию оптического дальномера, которым снабжаются пленочные камеры Leica и их многочисленные в прошлом аналоги (включая отечественные «Зоркие» и «ФЭДы»). Оптический дальномер состоит из пары разнесенных на некоторое расстояние (оно называется базой дальномера) объективов, отклоняющей системы зеркал и окуляра. Основной объектив дальномера расположен на одной оптической оси с окуляром. Между линзой основного объектива и линзой окуляра под углом располагается полупрозрачное зеркало, направляющее световой поток дополнительного объектива на окуляр видоискателя. За дополнительным объективом располагается подвижное отклоняющее зеркало, которое направляет сфокусированный дополнительным объективом световой поток на полупрозрачное зеркало. Поворотное зеркало соединено специальным поводком с фокусировочной оправой основного объектива фотоаппарата. При вращении фокусировочной оправы зеркало смещается, смещая и изображение на полупрозрачном зеркале дальномера. Момент слияния двух изображений, полученных от основного и дополнительного объективов, и соответствует правильной фокусировке объектива фотоаппарата на снимаемом объекте.

Активный автофокус устроен иначе (хотя, повторяю, работает подобно оптическому дальномеру). Вместо основного объектива и окуляра в фотокамере установлен инфракрасный прожектор, освещающий снимаемый объект невидимыми человеческим глазом световыми лучами инфракрасного спектра. В качестве источника света используется инфракрасный светодиод.

Приемная часть механизма активной автофокусировки - это объектив и светоприемник, в качестве которого применяется фотодиод. Приемная часть и излучатель расположены на лицевой части корпуса камеры на некотором расстоянии друг от друга. При наводке на резкость отраженный объектом луч света фокусируется на светоприемнике. Светоприемник снабжен моторным приводом и соединен механически с фокусировочным кольцом объектива фотоаппарата. Смещение светоприемника происходит до тех пор, пока сила индуцируемого светоприемником тока не достигнет максимума. Этот момент совпадает с правильной фокусировкой объектива камеры на снимаемом объекте.

Механизм инфракрасной фокусировки может иметь и иную конструкцию - с неподвижным светоприемником. В этом случае смещается линза объектива приемной части дальномера, а светочувствительный элемент представляет собой линейку фотодиодов. При фокусировке светового потока на определенном элементе линейки, электроника фотоаппарата определяет расстояние до объекта и правильное положение фокусировочной оправы (или линзы) объектива.

Активный автофокус часто объединяется с устройством автоматической установки экспозиционных параметров - выдержки и диафрагмы. Работает активный автофокус не пропорционально изменению расстояния (то есть плавно), а дискретно, по заранее установленным на заводе значениям - 1, 2, 3 метра и так далее. Поскольку в цифровые и компактные пленочные фотоаппараты встраиваются широкоугольные объективы с большой глубиной резкости, предустановленных ступеней фокусировки может быть немного. В наиболее совершенных цифровых камерах с активной фокусировкой число ступеней фокусировки достигает 255.

Недостатками активного автофокуса являются относительно высокое энергопотребление, склонность к ошибкам, если в кадре оказывается другой источник инфракрасного излучения (камин, костер, яркое солнце), и небольшая дальность действия - до 10 метров. Впрочем, для широкоугольной оптики большего и не требуется. А достоинства активного автофокуса – чрезвычайно простая конструкция и способность работать в условиях недостаточной освещенности (даже в полной темноте)...

И все же в современных цифровых фотоаппаратах среднего уровня больше распространен другой механизм фокусировки - пассивный. Его действие основано на том, что сфокусированное изображение имеет максимальную яркость, на которую и реагирует электронный датчик автофокуса.

Дальномер системы пассивной автофокусировки может иметь самую различную конструкцию. На лицевой панели компактных (не только, к слову, цифровых) камер можно разглядеть пару прозрачных окон, за которыми располагаются зеркала светоприемника автофокуса. Одно из окон снабжено неподвижным отклоняющим зеркалом, второе - подвижным, которое соединено механически (или электрически) с моторным приводом фокусировочной оправы основного объектива. Световые потоки от зеркал попадают на отклоняющую призму, направляющую отраженный свет на поверхность пары матриц светочувствительных элементов. Когда сила тока на выводах элементов матрицы, облученной световым потоком, отражённым от неподвижного зеркала, совпадет с силой тока элементов матрицы, облученной световым потоком, отражённым от подвижного зеркала, электроника фотоаппарата придет к выводу, что фокус наведен.

По-другому устроена пассивная фокусировка зеркальных камер. Пара матричных светоприемников, состоящих из множества элементов, установлена на обращающей пентапризме фотоаппарата. Каждая из матриц снабжена индивидуальной линзой, фокусирующей на поверхности светочувствительных элементов часть светового потока основного объектива. Электрические сигналы, индуцируемые элементами матриц фокусировки, анализируются электронной схемой сравнения. При максимальной яркости изображения, сфокусированного основным объективом (с моторным приводом фокусировочной оправы), элементы матриц индуцируют ток максимальной силы. Схема сравнения дает сигнал компьютеру камеры, что фокус наведен.

Конструкций механизмов пассивной фокусировки великое множество. Есть системы с многозонным замером, когда датчики особым образом сгруппированы на поверхности пентапризмы; есть системы с точечным замером, когда пара датчиков установлена в определенной точке призмы, соответствующей центральной части кадра; есть системы, в которых светоприемники располагаются в фокальной области объектива - рядом с затвором. Наконец, в качестве датчика механизма автофокусировки цифровых фотоаппаратов может использоваться светочувствительный сенсор камеры.

Системы пассивной автофокусировки, в которой датчики расположены за основным объективом фотоаппарата (TTL), работают наиболее точно. Именно таким автофокусом снабжено большинство популярных моделей любительских цифровых камер.

Впрочем, у пассивной автофокусировки есть и серьезные недостатки. Пассивная фокусировка плохо работает в условиях недостаточной освещенности. В некоторых камерах (среди пленочных - в зеркальных фотоаппаратах Pentax и Minolta, среди цифровых – в Canon EOS 350D и EOS400D) в качестве вспомогательного источника света при автоматической фокусировке в темноте используется встроенная вспышка. При недостатке света встроенный в камеру осветитель дает серию коротких предвспышек, освещающих объект съемки. В других камерах (среди пленочных – в камерах от Nikon и Canon, среди цифровых «зеркалок» - в Nikon D50, D70 и Canon EOS 300D) для подсветки автофокуса используется лампа-прожектор, которая включается при половинном нажатии кнопки спуска.






Другой недостаток пассивного автофокуса - неуверенное срабатывание при съемке близкорасположенных контрастных объектов. Пример - съемка зверей в зоопарке, когда объектив фокусируется на решетке клетки и оставляет объект съемки вне фокуса. Бороться с этим эффектом приходится при помощи механизма блокировки установленного значения фокуса, наводя на резкость по объекту, расположенному примерно на таком же расстоянии. Для этого следует оценить расстояние до снимаемого объекта (в данном случае - до животного) на глаз, отыскать предмет, находящийся примерно на том же расстоянии, навести на него объектив и наполовину нажать спусковую кнопку. Фотоаппарат сфокусирует объектив и запомнит параметры автофокусировки (равно как и параметры экспозиции - значение выдержки и диафрагмы, об этом тоже не следует забывать). Затем, не отпуская спусковую кнопку, объектив переводят на снимаемый объект, кадрируют изображение и производят съемку. Так же следует поступать и при съемке через залитое дождем стекло окна. И при съемке фигуры, частично скрытой редкими кустами. И при фотографировании лица человека в толпе, если требуется сфокусировать объектив именно на этом лице…

Труднопреодолимым недостатком любых механизмов автоматической фокусировки, а точнее, самих цифровых фотоаппаратов с высокой степенью автоматизации, можно считать отсутствие ручной фокусировки. Навести объектив на резкость самостоятельно, без участия автомата, позволяют только дорогие компактные (не зеркальные) камеры, вроде Canon PowerShot G3. (Ручная фокусировка производится по выбранной части кадра, а расстояние определяется по шкале расстояний в верхней части дисплея – подобно наведению объектива на резкость в шкальных фотоаппаратах). То же, кстати, касается и установки параметров экспозиции. Любительские цифровые фотоаппараты младшего и, отчасти, среднего уровня позволяют лишь ввести экспозиционную поправку – очень плохо, если через экранное меню встроенного дисплея, что оперативности фотосъемке явно не добавляет, а зачастую делает введение экспозиционной поправки и вовсе невозможным.


© Николай Надеждин, Mobiset.ru
Дата публикации статьи - 31 октября 2006 г.

Есть что сказать? Пишите автору... (info@mobiset.ru)

Твитнуть

Наша группа ВКонтакте - присоединяйся!

Оперативная и эксклюзивная информация - в 140 знаках! Подписывайтесь на наш канал:
Читать @Mobiset

comments powered by Disqus