Устройство цифрового фотоаппарата

Активный автофокус устроен иначе (хотя, 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 - объектив и светоприемник, в качестве которого применяются фотодиоды. 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 - в способности работать в условиях недостаточной освещенности (даже в полной темноте) и в простоте устройства.

И все же в современных цифровых фотоаппаратах среднего и старшего уровней больше распространен другой механизм фокусировки - пассивный. Его действие основано на том, что сфокусированное изображение имеет максимальную яркость, на которую и реагирует электронный датчик автофокуса (так называемая "автоматическая фокусировка контрастного типа").

Дальномер системы пассивной автофокусировки может иметь самую различную конструкцию. На лицевой панели некоторых компактных 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 от неподвижного зеркала, совпадет с силой тока элементов матрицы, облученной световым потоком от подвижного зеркала, электроника фотоаппарата придет к выводу, что фокус наведен.

Рис. 5.6. Оптические датчики автофокусировки компактного цифрового фотоаппарата

Иначе 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.

Помимо достоинств - высокой точности и скорости наведения объектива на резкость - 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 зеркальных камерах Canon и Sony и в компактных фотоаппаратах) 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 и цифровых - в зеркальных камерах Nikon) 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 камеры, вроде Canon PowerShot G7. То же, кстати, касается и установки параметров экспозиции. Любительские цифровые фотоаппараты среднего уровня позволяют лишь ввести экспозиционную поправку (как правило, через экранное меню встроенного дисплея, что оперативности фотосъемке явно не добавляет, а зачастую делает введение экспозиционной поправки и вовсе невозможным). Счастливым исключением являются бюджетные камеры серии Canon PowerShot серии Axxx, в которых реализованы и полуавтоматические (с приоритетом диафрагмы и выдержки), и ручные режимы установки экспозиции. Это, кстати, и определяет высокую популярность таких камер, как Canon PowerShot А430 (на сегодняшний день самая доступная полнофункциональная цифровая камера) и A540 (самый продаваемый любительский фотоаппарат) и их соседей в модельной линейке цифровых компактов ведущего мирового производителя фототехники.