Автофокус фотокамер

Автофокус — система, обеспечивающая автоматическую фокусировку объектива фотоаппарата на один или несколько объектов съёмки. Автофокус состоит из датчика, управляющей системы и привода, перемещающего оправу объектива или его отдельные линзы.

Автофокус (AF) работает либо с использованием сенсоров контраста в камере (пассивный AF), либо с применением  сигнала для подсветки или оценки расстояния до объекта (активный AF). Пассивный AF может осуществляться методами контрастного или фазового детектора.

Активные системы не зависят от условий освещения и могут наводиться в полной темноте на объекты без контрастных деталей. Вместе с тем, они обладают рядом недостатков, одним из которых считается невозможность точной фокусировки, если между объектом и камерой есть прозрачное препятствие, например стекло. Пассивный автофокус основан на анализе световых пучков, попадающих внутрь камеры, и ничего не излучает в окружающее пространство.

Принцип действия контрастного автофокуса основан на том, что микропроцессор камеры сравнивает контраст мелких деталей изображения, получаемого на матрице при разных положениях объектива. Такой способ предполагает перемещения объектива в обоих направлениях от положения точной наводки, чаще всего неоднократное. Быстродействие и точность такого автофокуса невысоки. До тех пор, пока процессор не вычислил максимум контраста и не перешел его, двигателю дается команда перемещать объектив еще раз.

При контрастном автофокусе оценивается изображение с небольшого участка матрицы – используемого в качестве датчика и совпадающего с точкой фокусировки, выбранной фотографом. Это позволяет выбрать объект, на котором нужно сфокусироваться, и избавляет процессор фотоаппарата от необходимости оценивать контраст всего изображения.

Фазовый автофокус основан на принципе, согласно которому, исходящие/отраженные от точки, находящейся в фокусе, лучи будут в равной степени освещать противоположные стороны объектива («будут находиться в фазе»). Если объектив сфокусирован перед или позади этой точки, эти лучи света по-разному проходят через края объектива («находятся не в фазе»). В процессе фокусировки фотокамера максимально открывает объектив, закрывая диафрагму только в момент открытия шторок. Фазовый автофокус тем точнее, чем шире угол лучей света.Это важный фактор при выборе объектива: даже если вы не планируете использовать максимальную диафрагму объектива, она тем не менее может помочь камере достичь более высокой точности автофокуса.

Фазовый автофокус может применяться только в однообъективных зеркальных фотоаппаратах  с зеркальным обтюратором, потому что требует отдельного оптического тракта, позволяющего разбивать пучки света на две части. Его основным элементом является детектор фокусировки, который устанавливается в нижней части фотоаппарата под зеркалом. Свет попадает к детектору при помощи вспомогательного зеркала, закреплённого на шарнире под полупрозрачным основным. При этом длина оптического пути света от объектива до детектора должна точно совпадать с длиной пути до фотоматериала или матрицы.

Каждый датчик способен оценить лишь малую часть изображения. Горизонтальные датчики точнее работают с вертикальными деталями. В большинстве изображений вертикальные детали преобладают, поэтому горизонтальных датчиков используется больше. Вертикальные датчики обычно располагаются крестообразно с горизонтальными.

В первых системах фазового автофокуса  был только один датчик в центре изображения. Сейчас в некоторых камерах число датчиков может достигать нескольких десятков. 

Основным преимуществом фазового автофокуса является быстродействие и возможность использования следящего автофокуса, недостатком - необходимость юстировки и программной настройки, а также невозможность работы на несветосильных объективах.

Объект съёмки сильно влияет  на работу автофокуса. Три наиболее важных фактора, влияющих на автофокус, — это степень освещённости, контрастность предмета и движение камеры или предмета. Автофокус достижим даже на слабо освещённом предмете, если он имеет при этом высокий контраст, но в случае освещенного малоконтрастного объекта с фокусировкой могут быть проблемы.  Иногда камера может сфокусироваться только на фоне, а не на самом объекте съемке.  

Статичные снимки лучше всего снимать в режиме разового фокуса, который гарантирует, что точный фокус был получен до начала экспозиции. Для портретов наилучшей точкой фокусировки являются глаза.

Несмотря на то, что центральный сенсор автофокуса обычно наиболее чувствителен, лучшая фокусировка для нецентральных объектов достигается использованием нецентральных точек фокусировки. Если использовать центральную точку фокусировки для фиксации фокуса (и далее изменять композицию), дистанция фокусировки всегда будет несколько меньше действительной, и эта ошибка увеличивается с приближением объекта.

При съёмке движения можно использовать следящий режим или предварительно сфокусировать камеру на области, в которой ожидается появления движущегося объекта.