Автофокус (AF) отвечает за наводку оптической системы объектива, чтобы камера могла сфокусироваться на снимаемом объекте. Таким образом, главная задача системы автоматической фокусировки камеры заключается в обеспечении максимальной четкости в точке фокусировки. Работа системы автофокуса основывается либо на оценке расстояния до снимаемого объекта, либо на использовании сенсоров контраста в камере. В первом случае, речь идет об активном автофокусе, а во-втором – о пассивном.

 Активные системы автофокуса в настоящее время применяются редко. Они рассчитывают расстояние до объекта съемки по времени возвращения от объекта фронтов, излученных фотокамерой инфракрасных или ультразвуковых волн. Наибольшее распространение получила именно инфракрасная фокусировка, поскольку ультразвуковые волны могут отражаться от любого прозрачного препятствия, встречаемого на пути, например, от стекла или поверхности водоема. В последнем случае это означает, что автофокусировка будет осуществляться на это препятствие, а не на объект съемки. Инфракрасная же фокусировка лишена этого недостатка, но имеет ряд других. В частности, ограничение по расстоянию съемки (от полутора метров), сильный источник тепла вблизи камеры может вызывать серьезные промахи в фокусировке.

В этой связи в современных цифровых фотокамерах чаще всего используется пассивная система автофокусировки, которая не излучает никаких сигналов для оценки расстояния до объекта. Вместо этого такая система анализирует проецируемое через объектив камеры на сенсор изображение, формируя сигнал управления мотором автофокусной линзы. Такую систему принято обозначать TTL (Through-the-lens, то есть фокусировка через объектив).

Пассивная система автофокусировки подразделяется на два типа:

— Контрастный автофокус

Принцип работы контрастного автофокуса довольно прост. Микропроцессор постоянно считывает изображение с небольшого участка матрицы камеры, анализируя степень его контрастности. На основе этой информации он принимает решение о перемещении линз объектива для смещения точки фокусировки. Затем производится переоценка картинки с матрицы, чтобы определить повысился или понизился контраст.

Если контраст повысился, то микропроцессор продолжает давать команду на смещение точки фокусировки в выбранном направлении до тех пор, пока картинка не станет максимально контрастной. Если же контраст понизился, то объективу камеры дается команда смещать точку фокусировки в другую сторону. Этот процесс осуществляется до достижения оптимального контраста. То есть сфокусированное таким автофокусом изображение – это картинка с максимальным контрастом.

Поскольку микропроцессору приходится каждый раз давать команду на смещение линз объектива до нахождения максимума контрастности, то контрастный автофокус, естественно, не может похвастаться высоким быстродействием. Это, пожалуй, его главный недостаток. Кроме того, для работы пассивного автофокуса требуется достаточное освещение и контрастность.

Зато система контрастного автофокуса отличается сравнительной простотой за счет отказа от использования каких-либо дополнительных датчиков, дешевизной и компактностью. Поэтому контрастные системы автофокусировки находят широкое применение в компактных беззеркальных цифровых фотоаппаратах. В системе контрастного автофокуса используется матрица фотоаппарата, здесь нет никаких датчиков, на которые световые пучки должны отводиться с помощью зеркала и специальных призм.

В принципе, контрастный автофокус может обеспечить более высокое качество фокусировки, чем фазовый, но только при использовании в камере матрицы, которая разрабатывалась именно с учетом специфики контрастной фокусировки.

— Фазовый автофокус

Фазовый автофокус находит применение в современных зеркальных цифровых фотоаппаратах. Его работа базируется на использовании специальных датчиков, которые устанавливаются внутри камеры и получают фрагменты света от разных точек кадра посредством специальных зеркал. Зеркала, линзы или призмы здесь служат для того, чтобы разделить лучи, проходящие через противоположные края объектива, на два световых луча, которые фокусируются на датчике автофокуса. Последний определяет, куда падают лучи света, проходящие через противоположные края объектива камеры. При точной наводке на резкость эти два световых потока будут располагаться друг от друга на некотором расстоянии, заданном конструкцией датчика.

Датчики автофокусировки Canon EOS 650D

Если же расстояние будет меньше или больше необходимого, то датчик просто выдает сигнал, который показывает, в какую сторону и насколько следует сдвинуть линзы объектива, чтобы осуществить наводку на резкость. Таким образом, обеспечивается максимальное быстродействие в работе системы автофокуса.

Фазовая фокусировка считается более совершенной, но при этом требует некоторого усложнения конструкции камеры за счет установки специальных датчиков, которых в профессиональных зеркальных аппаратах может насчитываться несколько десятков. Каждый изэтих датчиков оценивает лишь небольшую часть изображения. Зеркальные фотоаппараты могут быть оборудованы горизонтальными и вертикальными датчиками, которые располагаются крестообразно по отношению друг к другу.

Датчики автофокусировки Canon EOS 5D Mark III

Возможностей фазового автофокуса хватает для осуществления качественной съемки быстродвижущихся объектов. Используя целую группу датчиков для оценки движения объекта, он может обеспечить работу автофокуса в следящем режиме. То есть когда система непрерывно отслеживает движение объекта и держит его в фокусе, перемещая линзы в объективе соответствующим образом. Естественно, что это существенно повышает вероятность правильной фокусировки на движущихся объектах.

Следящий режим фокусировки был придуман для того, чтобы решить одну проблему —  с момента наведения на резкость, между нажатием на кнопку спуска и до момента непосредственной съемки кадра проходит некоторое время. Но за этот незначительный промежуток времени снимаемый объект может просто уйти из плоскости наводки на резкость.

Напоследок стоит отметить, что ни одна система автофокуса не может работать без мотора, который отвечает за перемещение линз объектива. Наведение оптической системы цифрового фотоаппарата на резкость изображения выполняется электро- или ультразвуковым мотором. От скорости мотора во многом зависит качество работы системы фокусировки. Так называемый «отверточный» привод  предусматривает передачу механической энергии от небольшого электромотора, установленного в камере, механизму, передвигающему линзы объектива.

 В современных и дорогих цифровых фотоаппаратах используется ультразвуковой двигатель, который отличается от простого электромоторчика более высоким крутящим моментом, бесшумностью работы, высокой точностью и меньшим энергопотреблением. Впервые ультразвуковой привод применила компания Canon. Сегодня же он используется в изделиях и других ведущих компаний-производителей фототехники. Ультразвуковой мотор встраивается непосредственно в объектив, что позволяет фотографу совместно использовать как автоматическую, так и ручную фокусировку.

Источник: Фотокомок.ру – тесты и обзоры фотоаппаратов (при цитировании или копировании активная ссылка обязательна)