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自动对焦相机的工作原理

来源:
2022-12-29
类别:基础知识
eye 145
文章创建人 拍明芯城

  

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  松下和美国松下电器公司自动对焦是当今大多数相机上以一种或另一种形式发现的节省时间的绝佳方法。在大多数情况下,它有助于提高我们拍摄的照片的质量。

  在本文中,您将了解两种最常见的自动对焦形式,并了解如何确定相机使用的自动对焦类型。您还将学习一些有价值的技巧,了解如何在使用自动对焦相机时防止照片模糊的主要原因。

  什么是自动对焦?

  自动对焦(自动对焦)真的可以称为电源焦点,因为它经常使用计算机来运行微型 发动机 为您聚焦镜头。对焦是镜头进出移动,直到将主体最清晰的图像投射到 影片.根据拍摄对象与相机的距离,镜头必须与胶片保持一定距离才能形成清晰的图像。

  在大多数现代相机中,自动对焦是一套自动功能之一,这些功能协同工作,使拍照尽可能简单。这些功能包括:

  自动进片

  自动闪光

  自动曝光

  自动对焦系统有两种类型: 积极 和 被动.某些相机可能具有这两种类型的组合,具体取决于相机的价格。一般来说,较便宜的傻瓜相机使用有源系统,而更昂贵 长官 具有可更换镜头的(单反)相机使用被动系统。

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  主动自动对焦

  1986年,宝丽来公司使用了一种声音导航测距(SONAR)形式,例如 潜艇 在水下使用, 弹跳声波 题外话。宝丽来相机使用超高频声音发射器,然后聆听回声(有关详细信息,请参阅雷达的工作原理)。宝丽来光谱和后来的SX-70型号计算反射的超声波到达相机所需的时间,然后相应地调整镜头位置。这种声音的使用有其局限性 - 例如,如果您尝试在关闭窗户的情况下从旅游巴士内拍照,声波会从窗户而不是主体反弹,因此无法正确聚焦镜头。

  这个宝丽来系统是经典的 积极 系统。之所以称为“主动”,是因为相机会发出一些东西(在这种情况下是声波),以检测主体与相机的距离。

  当今相机上的主动自动对焦使用 红外信号 而不是声波,非常适合相机 20 英尺(6 米)左右的拍摄对象。红外系统使用各种技术来判断距离。典型系统可能使用:

  三角测量

  从被摄体反射的红外光量

  时间

  例如 该专利 描述了一种系统,该系统将红外光脉冲反射出主体,并查看反射光的强度以判断距离。红外线是 积极 因为自动对焦系统在对焦模式下总是以脉冲形式发出不可见的红外光能。

  不难想象一个系统,在这个系统中,相机发出红外光脉冲,就像宝丽来相机发出声音脉冲一样。主体将不可见的红外光反射回相机,相机的 微处理器 计算发送出站红外光脉冲与接收入站红外脉冲的时间之间的时间差。利用这种差异,微处理器电路告诉对焦电机将镜头移动方向以及移动多远。当相机用户半按快门释放按钮时,此对焦过程会一遍又一遍地重复。该系统与超声系统之间的唯一区别是脉冲的速度。超声波以每小时数百英里的速度移动,而红外波以每秒数十万英里的速度移动。

  红外传感可能存在问题。例如:

  来自明火的红外光源(例如生日蛋糕蜡烛)可能会混淆红外传感器

  黑色主体表面可能会吸收出站红外光束。

  红外光束可以从主体前面的东西上反弹,而不是到达主体。

  主动自动对焦系统的一个优点是它在黑暗中工作,使 闪光摄影 容易多了。

  在任何使用红外系统的相机上,您都可以在相机正面看到红外发射器和接收器,通常在取景器附近。

  为了有效地使用红外聚焦,请确保发射器和传感器有一条清晰的路径进出您的拍摄对象,并且没有被附近的围栏或动物园笼子的栏杆阻挡。如果您的拍摄对象不完全在中间,光束可能会直接越过拍摄对象并从远处不需要的拍摄对象反弹,因此请确保拍摄对象 中心.非常明亮的被摄体或明亮的光线会使相机难以“看到”反射的红外光束 - 尽可能避免这些被摄体。

  本专利, 该专利和 该专利 每个都显示出不同形式的红外传感。

  被动自动对焦

  

失焦场景


  失焦场景被动 单反(SLR)自动对焦相机上常见的自动对焦功能通过以下因素确定与拍摄对象的距离 计算机分析 图像本身。相机实际上看着场景,并来回驱动镜头寻找最佳焦点。

  典型的自动对焦传感器是 电荷耦合器件 (CCD),为计算实际图像元素对比度的算法提供输入。CCD 通常是 100 或 200 像素的单个条带。来自场景的光线照射到该条带上,微处理器查看每个像素的值。下图可帮助您了解相机看到的内容:

  

失焦像素条


  失焦像素条

  

对焦场景


  对焦场景

  

对焦像素条


  对焦像素条

  相机中的微处理器查看像素条,并查看相邻像素之间的强度差异。如果场景失焦,相邻像素的强度非常相似。微处理器移动镜头,再次观察CCD的像素,看看相邻像素之间的强度差异是改善还是恶化。然后,微处理器搜索存在 最大强度差 在相邻像素之间 - 这是最佳焦点。看看上面两个红框中像素的差异:在上面的框中,相邻像素之间的强度差异非常小,而在底部框中则要大得多。这就是微处理器在来回驱动镜头时所寻找的。

  被动自动对焦必须具有光线和图像 反差 为了完成它的工作。图像中需要有一些细节来提供对比度。如果您尝试拍摄空白墙壁或颜色均匀的大型物体的照片,相机无法比较相邻像素,因此无法对焦。

  被动自动对焦没有像主动自动对焦系统的红外光束那样的被摄体距离限制。被动自动对焦也可以通过窗口正常工作,因为系统会像您一样通过窗口“看到”主体。

  被动自动对焦系统通常会对 垂直细节.当您将相机保持在水平位置时,被动自动对焦系统将很难在地平线上遇到船只,但旗杆或任何其他垂直细节都没有问题。如果您以通常的水平模式握住相机,请对焦于脸部的垂直边缘。如果以垂直模式握住相机,请聚焦在水平细节上。

  更新、更昂贵的相机设计结合了垂直和水平传感器来解决这个问题。但是,相机用户的工作仍然是防止相机的传感器在颜色均匀的物体上混淆。

  您可以通过取景器查看空白墙上的小照片或电灯开关,了解相机的自动对焦传感器覆盖了多少区域。将相机从左向右移动,看看自动对焦系统在哪一点变得混乱。

  我如何知道我的相机具有哪个自动对焦系统?

  查看您拥有的相机类型:

  如果是低于 50 美元的傻瓜相机或一次性一次性相机之一,那绝对是 定焦相机 没有任何类型的对焦系统。这种类型的镜头在出厂时就设置了对焦,通常在拍摄距离约为8英尺的情况下效果最好。四英尺与定焦相机所能接近拍摄对象的距离差不多。当您通过定焦相机观看时,您通常看不到自动对焦相机中的方括号或圆圈。但是,您可能会看到“闪存就绪”指示器。

  单反相机 对于可互换镜头,通常使用 被动自动对焦 系统。

  没有可更换镜头的相机通常使用 主动红外,您可以在相机正面看到发射器和传感器。

  以下是判断相机中使用哪个自动对焦系统的快速测试(某些相机可能同时具有这两个系统):

  走到户外,将取景器对准没有云、电线或树枝的天空区域。半按快门按钮。

  如果您得到“对焦正常”指示,则为主动自动对焦系统。

  如果您得到“对焦不正常”指示,则为被动自动对焦系统。CCD在蓝天上找不到任何对比,所以它放弃了。

  自动对焦是否始终准确且更快?

  实际上,这取决于使用相机的人来确定拍摄对象是否对焦。相机仅帮助您做出此决定。通过自动对焦相机拍摄的照片模糊的两个主要原因是:

  错误地聚焦在背景上

  按下快门按钮的同时移动相机

  你 眼睛 具有快速自动对焦功能!试试这个简单的实验:把你的手举到你的脸附近,专注于它,然后快速看远处的手。远处的物品会很清晰,而你的手不会那么清晰。回头看看你的手。它会很清楚,而从你的眼角,同样遥远的物品不会那么清晰。你的相机没有这么快或这么精确,所以你经常需要帮助它。

  对焦锁定:获得出色自动对焦图像的关键

  


  相机用户经常可以欺骗自动对焦系统。如果焦点区域(两个方括号之间的区域)位于两个人的中间,则可能不清楚图片中两个人的姿势。为什么?相机的自动对焦系统实际上聚焦在背景中的风景上,这是它在两个人之间“看到”的东西。

  解决方案是将拍摄对象移离中心并使用相机的对焦锁定功能。通常,对焦锁定的工作原理是半按快门按钮并在构图时按住快门按钮。步骤如下:

  构图,使主体位于图片的左三分之一或右三分之一。(这样可以制作令人愉悦的图片。你会回到这个位置。

  向右或向左移动照相机,使取景器中央的方括号位于实际拍摄对象上方。

  


  半按住快门按钮,使相机对焦于拍摄对象。将手指放在按钮上。

  慢慢地将相机移回步骤 1 中构图的位置。完全按下(挤压)快门按钮。可能需要一些练习才能正确完成,但结果会很棒!

  


  您也可以在垂直方向上使用上述程序,例如在背景中拍摄山脉或海岸的照片时。

  何时应使用手动对焦?

  手动对焦环 在大多数单反相机上仍然可用。在动物园拍摄狱中动物的照片时,自动对焦相机可能会对焦于笼子栏而不是动物。在大多数消费级自动对焦相机上,在以下情况下使用手动对焦:

  您在主动自动对焦相机上有一个变焦镜头,并且您的拍摄对象距离超过 25 英尺。

  你有一个被动自动对焦相机,拍摄对象几乎没有细节,就像一件没有领带的白衬衫。

  您有一个被动自动对焦相机,并且拍摄对象光线不足或非常明亮且距离超过 25 英尺。

  自动对焦摄像机

  自动对焦模式下 摄像机 是一个被动系统,也使用图像的中心部分。虽然快速拍摄非常方便,但自动对焦也存在一些问题:

  响应速度可能很慢。

  它可能会来回搜索,徒劳地寻找一个可以关注的主题。

  它在低光照水平下有问题。

  当预期的主体不在图像的中心时,它会对焦错误。

  当物体在主体和镜头之间通过时,它会改变焦点。

  自动对焦摄像机在高光下效果最佳。在低光下切换到手动对焦。

  如何使用摄像机“看到”红外线

  您有时可以通过此“看到”红外线 简单的实验,使用带有 电视 显示器已连接。将相机对准电视遥控器。按下电视上的一些按钮 遥控 并且相机应该从遥控器“看到”不可见的红外光。摄录一体机通常使用 CCD 成像芯片。这些芯片对红外光敏感。这就是为什么您的相机在遥控器红外源所在的位置显示一个白点的原因。如果“间谍”用明亮的红外光照亮场景,他们可以在完全黑暗中拍照。


责任编辑:David

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