Доступно о датчиках автофокуса

Врожденная любознательность вкупе с технической безграмотностью заставляют собирать информацию, избегая рассчитанных на подкованного читателя ресурсов; а стремление поделиться найденной информацией с собратьями-любителями - облекать собранные сведения в простые слова. Иначе - без представления о принципах работы - даже рекламные материалы и технические спецификации не прочитать, не говоря уже о полноценном участии в форумных обсуждениях. С автофокусом худо-бедно разобрался:

Дело за малым: найти простые слова, чтобы рассказать о датчиках автофокуса.

Датчик автофокуса
Теоретический линейный датчик

Напомню, что фазовый автофокус основан на разделении входящего света на два изображения и сравнении полученных изображений: система берет лучи, исходящие из противоположных сторон объектива и через две микролинзы фокусирует их на датчик автофокуса - получается обычный дальномер с базой, равной диаметру объектива.

 

Линейный датчик автофокуса

Простейший датчик автофокуса представляет из себя миниатюрную светочувствительную полоску, насчитывающую несколько десятков пикселей. Для наглядности будем считать, что это две полоски из светочувствительных элементов, расположенные на некотором расстоянии друг от друга - по одной на каждый луч.

Датчик автофокуса
Датчик и видоискатель

Датчик расположен в глубине фотоаппарата и в видоискатель не виден. В видоискателе отображается "точка автофокуса": место на кадре, соответствующее расположению датчика автофокуса и приблизительно указывающие на область его охвата.

Первое поколение автофокусных фотоаппаратов ограничивалось одной, расположенной по центру кадра, точкой автофокуса и, соответственно, одним линейным (состоящим, как уже сказано, из двух отдельных полосок) горизонтально расположенным датчиком.

Крестообразный датчик автофокуса

Или "датчики бывают разные: линейные и крестообразные". 

Технология фазового автофокуса такова, что датчики автофокуса затрудняются работать с деталями, расположенными параллельно им. На контрастных переходах, перпендикулярных датчику, он фокусируется почти мгновенно: Canon EOS 650, родоначальник системы EOS, выпущенный в марте 1987 года, своим единственным горизонтальным датчиком отлично фокусировался на предметах, с выраженными вертикальными деталями - стволах деревьев, вертикальных краях дверных и оконных проемов. Проблема была с параллельными датчику линиями: автофокус их практически не видел (если попробовать сфокусировать горизонтальный линейный датчик на горизонтальных жалюзи, автофокус скорее всего будет просто гонять объектив, не находя за что зацепиться).

Датчик автофокуса
Теоретический крестообразный датчик

 

К концу 80х годов прошлого века настоятельно требовался прорыв в точности и производительности. "Прорывом" стал "крестообразный датчик" автофокуса: к привычному горизонтальному (две горизонтальных полоски) добавили две вертикальных, расположенных под углом в 90 градусов к горизонтальной паре. При фотографировании предметов (схожих с упомянутыми горизонтальными жалюзи), если одна пара датчиков (горизонтальная) не могла уцепиться, у второй (вертикальной) появлялась высокая вероятность сделать это.

Высокоточные датчики автофокуса

Крестообразные датчики стали шагом вперед. Но прогресс неумолимо шагнул еще дальше - к "высокоточным" датчикам автофокуса.

Оставим оптическую теорию за пределами статьи, утрированно приняв за отправную точку то, что у объектива с большей светосилой диаметр больше и расстояние между противоположными краями объектива тоже больше. Стандартный датчик настроен на объектив с относительным отверстием f/5.6: большая светосила не приведет к пропорциональному росту точности, ведь изображение все равно будет браться из областей, соответствующих f/5.6.

Очевидно, что можно добиться большей точности раздвинув полоски датчика (и увеличив тем самым базу дальномера). Линии датчика высокоточной фокусировки расположены дальше друг от друга, и требуют большего диаметра (читай "максимальной диафрагмы") объектива. А чтобы датчик не переставал работать с "несветосильными" объективами, его делают комбинированным: одна пара полосок стандартная - для обычных объективов, вторая - "раздвинутая" - для светосильных.

Соответственно: высокоточный датчик автофокуса - датчик, рассчитанный на светосильные объективы со светочувствительными полосками, расположенными на большем друг от друга расстоянии по сравнению с их расположением на стандартном датчике: база дальномера становится больше, обеспечивая большую точность.

Считается, что высокоточный датчик при работе с объективом f/2.8 и светосильнее обеспечивает прирост точности в 2 - 3 раза, по сравнению со стандартным. А чтобы сохранить привычную скорость автофокуса (высокоточный датчик может требовать больше времени для наводки) используют двухшаговый алгоритм: грубая наводка стандартным датчиком f/5.6, после этого подстройка высокоточным.

Датчики автофокуса
Двойной крестообразный датчик

Двойные крестообразные датчики

Прогресс шагал дальше, развитие продолжалось. Экстенсивное - увеличением количества датчиков автофокуса, интенсивное (с горизонтальными и вертикальными ограничениями разобрались, сделав крестообразный датчик, с точностью поборолись сделав высокоточные датчики) борьбой с ситуациями, когда изображение изобилует диагональными линиями. Метода очевидна: к крестообразному датчику нужно добавить полоски, расположенные по диагонали, с тем, чтобы автофокус мгновенно распознавал все контрастные переходы и фокусировал объектив. Так появились "двойные крестообразные" датчики автофокуса: два крестообразных, наложенные друг на друга под углом в 45 градусов. На сегодняшний день двойные крестообразные датчики стандартно настроены на объективы f/2.8 и светосильнее диагональными полосками и на объективы f/5.6 - горизонтальными и вертикальными.

Датчики автофокуса
Модуль автофокуса Canon 1D X (с сайта Canon)

Практическая ценность сведений невелика, но (кроме понимания того "как это работает") поможет разобраться в рекламных материалах.

Читаем на сайте Canon про новую, призванную примирить владельцев фотоаппаратов этой марки с собой и фокусировкой, систему автофокуса флагманского Canon 1D X: "Высокоточная 61-точечная система автофокусировки с 41 высокочувствительными датчиками крестового типа f/4 и 5 центральными точками автофокусировки f/2.8 - двойного крестового типа для дополнительного повышения точности".

Соответственно, всего 61 точка фокусировки, что соответствует 61 датчику автофокуса.

41 датчик из этих 61 сделан "высокоточным": они не только крестообразные, но и с двумя раздвинутыми на большее расстояние друг от друга полосками, рассчитанными на лучи, получаемые от объектива с максимальной диафрагмой не менее f/4.

А 5 центральных датчиков "двойного крестового типа" дополнительно оборудованы диагональными полосками, еще более расставленными по отношению друг к другу и настроенными на объективы с максимальной диафрагмой не менее f/2.8.

 

В общих словах так. Естественно, физически светочувствительные полоски - просто ряды сенсоров на матрице автофокуса, что видно на приведенной фотографии модуля автофокуса Canon EOS 1D X.

Небольшое дополнение: в рекламных материалах и технических спецификациях указывается чувствительность автофокуса - его способность работать в сложных световых условиях. Она зависит от усиления сигнала с датчика автофокуса и выражается в диапазоне EV - ступеней экспозиции. Для сравнения важна первая цифра - чем она меньше, тем лучше: если, например, Canon EOS 1Ds III способен фокусироваться с -1EV, а новый Canon EOS 1D X - с -2EV, то разница в 1 ступень экспозиции означает, что новая модель способна фокусироваться тогда, когда света в 2 раза меньше, чем было необходимо для автофокуса старой модели.

 

 

март 2012

Оставить комментарий

Комментарии: 0

Новое на сайте Vlador.com

 

Panasonic Lumix DMC-G80

1 декабря 2016


Panasonic Lumix G 12-60/3.5-5.6

24 ноября 2016


Sigma 50-100 /1.8 DC HSM Art

19 ноября 2016



Manfrotto MT055CXPRO4

29 октября 2016


SunwayFoto XB-44

29 сентября 2016


Миф о пар-фокальности

7 сентября 2016


Рейтинг@Mail.ru
Rambler's Top100