Легко найти в интернете ответ на вопрос какими бывают системы автофокуса, но хочется остановиться поподробнее, несколько упуская теоретические моменты и акцентируясь на преимуществах и недостатках того или иного типа, более подробно рассмотреть принцип работы автофокуса в зеркальных фотоаппаратах.


В современных фотоаппаратах система автофокуса представляет собой компьютеризированную систему управления микродвигателем, который перемещает линзу автофокуса до получения максимально чёткой картинки, проецируемой на матрицу или поверхность фотоплёнки. Расстояние, на которое перемещается линза, зависит от расстояния до объекта съёмки.

Итак, существуют три основных типа систем автофокуса. В зависимости от способа измерения расстояния до объекта они, в первую очередь, разделяются на активные, пассивные и комбинированные (использующие и активный, и пассивный способ).

Активная система автофокуса

Почему её назвали активной? Ну, потому что камера сама излучает какой-то сигнал, который отражаясь от объекта съёмки, принимается приёмником фотоаппарата, а далее используется для рассчёта расстояния до этого объекта. Годом рождения систем автофокуса (AF) принято считать 1986 год. Именно тогда компания Polaroid впервые применила в своих фотоаппаратах sound navigation ranging (SONAR) принцип. Этот принцип широко применялся, да и сейчас применяется, например, на подводных лодках, где для определения расстояния до объекта, посылается инфразвуковой сигнал и по времени прихода эха (скорость звука известная величина) производится расчёт расстояния. В отличии от подлодки, фотоаппарат использует не инфра, а ультразвук. Недостаток этой системы очевиден – звук отражается от прозрачного для света материала, например, поверхности водоёма или стекла автомобиля, тем самым все фотографии, снятые через стекло экскурсионного автобуса можно было смело выбрасывать в мусорное ведро. Современные активные AF системы лишены данного недостатка, благодаря использованию инфракрасного светового диапазона в качестве излучаемого сигнала, но имеют более сложные конструкции и методы расчёта:

– триангуляционный метод
- метод замера колличества света, отражённого от объекта
- измерение времени прихода отражённого сигнала

Фотокамеры с активными системами автофокуса иногда называют «дальномерными».  Однако и инфракрасная система автофокусировки имеет ряд «противопоказаний к применению»:

- ограничение по расстоянию (от 1,5 метров)
- сильный источник тепла (например костёр или свечи) могут вызвать серьёзные промахи по фокусу,
- чёрные предметы способны поглощать сигнал, посланный фотоаппаратом,
- существует вероятность приёма паразитного отражения не от объекта съёмки, особенно если объект не в центре кадра.
- сравнительно низкая точность фокусировки.

Но кроме недостатков, безусловно, данная система наделена рядом достоинств:

- скорость работы, заложенная алгоритмом : замер расстояния – перемещение линзы автофокуса в соответствующее положение,
-возможность работы в темноте, без дополнительной подсветки объекта.

Второй и самой применяемой сейчас в цифровых фотоаппаратах, является пассивная система автофокусировки. Пассивная система не излучает никаких сигналов, а анализирует проецируемое через объектив на датчик изображение и формирует сигнал управления двигателем автофокусной линзы. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будет достигнута наилучшая резкость картинки. Большинство Компактных цифровых фотоаппаратов применяют принцип автофокуса называемый системой определения максимального контраста или контрастным. Он основан на утверждении : « в фокусе = максимальная контрастность». Эта система анализирует получаемое матрицей изображение, затем двигая линзу автофокуса цифровой фотоаппарат ищет её позицию, при которой контрастность объекта съёмки будет максимальная. Так как фотоаппарат не знает где находится зона резкости – впереди объекта (фронт фокус), или позади него (бэк фокус) – он вычисляет значение контрастности во время движения линзы и определяет точку в фокусе где оно максимальное. То есть чтобы найти точку фокуса необходимо прогнать линзу по всему её диапазону хода, что конечно занимает, по сравнению с другими системами автофокуса, значительно больше времени. Вот и основной недостаток таких систем, который накладывает некоторые ограничения. Сколько раз мы не успевали сфотографировать своих резвых детишек, или вместо красавца оленя, случайно встреченного в лесу, на фото получалась, в лучшем случае, его задняя часть? Но статические сюжеты фотоаппараты с такой системой воспроизводят просто блестяще, так как датчиком Автофокуса выступает сама CCD матрица.
Таким образом основными недостатками контрастного метода являются:

- низкая скорость наводки на резкость,
- для работы пассивного автофокуса необходимо достаточное освещение и контрастность объекта (автофокус не наведётся на однородную поверхность или стену)
- контрастный метод в основном реагирует на вертикальные детали изображения (горизотальный алгоритм сканирования матрицы)

Основными достоинствами системы наводки по максимальной контрастности являются:

- высокая точность фокусировки,
- отсутствие специальных датчиков автофокуса,
- возможность визуального контроля качества фокуса на дисплее фотоаппарата,
- нет ограничения по дистанции до объекта.

Современные, небюджетные цифровые фотокамеры оснащаются комбинированными системами автофокуса, в которых активная инфракрасная и пассивная контрастная системы работают одновременно по некоторому алгоритму. Тем самым снижая или полностью устраняя недостатки друг друга. Основным признаком таких фотоаппаратов выступает наличие дополнительных окошек инфракрасных излучателя и датчиков над объективом. Примерный алгоритм рассмотрим на примере цифрового фотоаппарата Kodak P-880

Внешний активный датчик автофокуса определяет дистанцию до объекта. Таким образом, фотоаппарат узнаёт где находится зона резкости ( фронт или бэк фокус ) и в каком направлении надо двигать линзу автофокуса. В темноте работает только активная система автофокуса. На бесконечность работает только пассивная.

Предварительная настройка фокуса производится активной инфракрасной системой, далее включается контрастная и выполняется точная доводка на резкость.

Данный алгоритм повышает скорость наведения автофокуса, позволяя тем самым не упустить нужный момент съёмки.