АВТОМАТИЧЕСКАЯ ФОКУСИРОВКА Применяются в основном две системы ав
томатической фокусировки: поисковая (так на зываемая пьезофокусировка) и дифференци ально–фазовая. Работа пьезофокусировки иллю стрируется на рис. 1.
Рис. 1. Принцип работы пьезо автофокусировки
Чем лучше сфокусировано изображение,
тем больше мелких деталей можно на нем различить. А чем мельче детали, тем более высокие частоты появляются в спектре видео сигнала при развертке изображения.
В данной системе автоматической фокуси ровки точность наводки на резкость определя ется по уровню высокочастотных составляющих видеосигнала. При расфокусировке их уровень уменьшается, а график изменения этого уров ня похож на колокол, вершина которого соот ветствует точной фокусировке.
При съемке возможен один из трех вари антов: объектив сфокусирован
•на слишком близкую точку, дистанция не достаточна (желтый квадрат на левой части графика),
•точно сфокусирован на объект съемки
(квадрат на вершине графика),
•сфокусирован на чересчур удаленную точку
(квадрат на правой части).
Чтобы определить, в каком направлении нужно сдвинуть фокусирующую линзу объек тива, производят симметричные поисковые перемещения ПЗС (основного или специально предназначенного для автофокусировки). Эти перемещения осуществляют с помощью пье зокерамики, которая вместе с ПЗС колеблется под действием переменного напряжения (обыч но частотой 15 Гц).
Правильным принимается то направление,
при котором уровень высоких частот в видео сигнале растет. В результате включается элек тродвигатель системы фокусировки, переме щающий фокусирующую линзу объектива в нужную сторону. Теперь важно в момент точ ной фокусировки остановиться. Для этого сис
тема непрерывно анализирует уровень высо кочастотных составляющих видеосигнала.
При подходе к точке фокуса в колебаниях уровня начинает появляться вторая гармоника
(частота 30 Гц), и как только эта составляющая достигает максимума, мотор фокусировки ос танавливается, а пьезокристалл, создающий поисковые перемещения, выключается.
Но система продолжает контролировать уровень высокочастотных составляющих ви деосигнала и, если из за расфокусировки (на пример, при изменении сюжета) он станет меньше заданного предела, поисковая система включается вновь.
В некоторых камерах датчиком фокусировки служит линейный ПЗС, на который ответвляет
ся часть светового потока из центральной зо ны изображения.
Дополнительные линейные ПЗС используют и в дифференциально фазовых системах авто фокусировки (рис. 2).
Рис. 2. К работе дифференциально фазовой автофокусировки
У таких систем нет поисковых перемещений, а
в оптическом канале линейного ПЗС имеется дополнительный светоделительный компонент,
содержащий конденсор, фокусирующую маску и разделительные линзы. Он преобразует одно изображение вдоль центральной строки кадра в
два одинаковых, но меньшего размера. Они располагаются на одинаковых расстояниях от центра линейного ПЗС.
При правильной фокусировке эти изображе ния находятся на заданном расстоянии одно от другого, а при ее нарушении они удаляют
ся от центра или приближаются к нему. Элек тродвигатель такой системы автофокусировки перемещает фокусирующую линзу так, чтобы обе части раздвоенного изображения попали на свои места.
У каждой из описанных систем есть пре имущества и недостатки. Первая может выпол нять без дополнительной оптики и ПЗС, уверенно работает при хорошей освещенности, но не всегда обеспечивает достаточное быстродейст вие. Основные тонкости здесь связаны с вы
делением составляющих видеосигнала, лучшим образом характеризующих фокусировку.
Вторая система срабатывает быстрее, но за счет усложнения оптической системы и неко торого снижения светосилы. Здесь тоже воз никает ряд сложностей. Если видеокамера при съемке завалена на бок, а в снимаемых кадрах нет четких вертикальных «реперов»,
сформировать и опознать два одинаковых изо бражения в строке линейного ПЗС такая система не сможет.
Известны и более совершенные системы фокусировки. Например, фирма Canon в ряде своих моделей систему автофокуса дополняет прицельной рамкой Flexi Zone площадью око ло 1/10 кадра, которую можно помещать в любое место кадра, задавая и запоминая
объект фокусировки и автоматического экспо нирования. В дальнейшем при любом пере мещении камеры он всегда будет в фокусе.
Фирмой Canon Рекламируется и более изо щренная система автофокусировки: перемеще ние рамки Flexi Zone управляется направлением зрачка глаза оператора. Утверждается, что в лю бом случае сфокусирован будет тот фрагмент кадра, на который смотрит оператор через лупу видеоискателя. Это представляется сомни тельным, т.к. из за строчной структуры телеви зионного растра и принципов работы систем автофокусировки любая из них встанет в тупик при съемке, например, кадра с чередующимися горизонтальными полосами.
В любом случае, при работе с автоматиче ской фокусировкой следует избегать малокон
трастных сюжетов (стена, небо), предметов на ярком фоне, за спортивной сеткой или стек лом с морозными узорами, ярких пятен на переднем плане, особенно люминисцентных ламп или отражающих их свет поверхностей.
Возможны сбои автофокусировки и при недос таточном освещении. Во всех этих случаях следует переходить на ручную фокусировку.
↑ Кадр, снятый с автофокусировкой на заднем плане (в качестве реперов систе мой выбраны контрастные детали изо бражения на среднем плане).
Изображения, которые могут быть сняты только с ручной фокусировкой на перед нем или заднем плане →.
Рис. 3. Примеры фокусировки изображений
Вместе с тем, автоматическая фокусировка незаменима при съемке хроники (а именно ее фактически снимает подавляющее большинст во любителей), и от нее не следует отказывать ся. Следует только выявить ситуации, когда она дает сбои и, по возможности, избегать их.