Почему основной датчик не используется вместо отдельного датчика AF для фокусировки зеркальной фотокамеры?

Question

С этот ответ Я понимаю, что зеркальное зеркало зеркальной фотокамеры фактически не отражает весь свет, но передает определенное количество на датчик автофокусировки.

Итак, если зеркальное зеркало может пропускать свет, почему бы не использовать главный датчик (который находится непосредственно за зеркалом) для фокусировки?

Примечание
В комментарии ниже к связанному ответу отмечается, что для датчика АФ требуется линза, чтобы фокусировать лучи света на соответствующем месте расположения датчика , поскольку он меньше основного датчика (курсив - мое собственное предположение) , Если будет использоваться основной датчик, будет ли необходим этот дополнительный объектив?

Answer 1

Фаза обнаружения автофокуса работает путем измерения горизонтального смещения между диаграммами яркости, проецируемыми на датчик AF. Для измерения смещения используются пары одномерных массивов монохромных пикселей. Вот как выглядит датчик автофокусировки в Canon 5D mkIII:

Вы можете видеть множество разных линий пикселей, используемых различными выбираемыми пользователем точками автофокусировки. В принципе, вы можете использовать линии пикселей на основном датчике изображения, чтобы выполнять точно такую ​​же работу.

У этого подхода есть несколько преимуществ:

• Вы не столкнетесь с какими-либо проблемами, если датчик основного изображения и датчик автофокусировки смещены, так как они совпадают.

• Вы избегаете сложности вторичных зеркал и стоимости самого чипа AF.

Существуют недостатки использования основного датчика.

В комментарии под связанным ответом отмечается, что для датчика автофокусировки требуется объектив, чтобы фокусировать лучи света в соответствующем месте расположения датчика, поскольку он меньше основного датчика (курсив - мое собственное предположение)

Ваше предположение не совсем верно. Дело не в том, чтобы иметь меньший датчик AF, «линзы» AF на самом деле представляют собой одну линзу с волнообразным B-образным профилем. Этот объектив фокусирует свет, поступающий с обеих сторон объектива, на разные части датчика автофокусировки.

Вам все равно понадобится какой-то объектив, чтобы выполнять эту работу при использовании основного датчика изображения, и он должен будет отклоняться при съемке фотографии вместе с зеркальным зеркалом, что требует сложного механического расположения внутри камеры. , Это главный недостаток этого подхода, хотя есть и другие препятствия:

• Пиксели датчика изображения находятся за массивами цветовых фильтров, которые уменьшают количество света, который достигает их, до двух третей. Это может потенциально снизить производительность при слабом освещении, однако это позволит вам выполнить согласование измерения фазы по цвету для меньшего количества ложных результатов (вы, скорее всего, ошибочно воспринимаете одну деталь на переднем плане с частью детали на заднем фоне, например .Также можно использовать цвет для отслеживания).

• Размер, интервал и чувствительность пикселей будут различаться между двумя датчиками, поэтому выполнение обоих с одним датчиком означает необходимость компромиссов.

• Главный датчик должен был бы быть включен в течение намного более длительных периодов, вызывая больше энергии от батарей. Как указывает Стэн, затвор также должен быть открыт во время автофокусировки, поэтому закрытие его перед выполнением экспозиции может привести к задержке.

• Наконец, фазовое обнаружение AF предшествует датчикам цифрового изображения, так что все технологии и инструменты для выполнения AF с использованием отдельного датчика уже существуют и хорошо разработаны.

Однако производители разработали несколько иной метод AF с детектированием фазы, при котором использует основной датчик. Он был разработан для беззеркальных камер, у которых нет опции выделенного датчика автофокуса и которые традиционно основывались на более медленном методе обнаружения контраста с использованием основного датчика.

Вместо пары линз АФ на пути прохождения света для направления света с любой стороны линзы на разные части датчика АФ можно использовать пары обычных микролинз с затемненными чередующимися половинами, чтобы получить аналогичный эффект (пиксели с левой половиной, в основном, будет получать свет с правой стороны объектива и наоборот).

Это позволяет использовать гибридный подход AF с использованием комбинации фазы (чтобы приблизиться к правильному фокусу) и обнаружения контраста (для точной настройки результата).

Answer 2

Скорость

Скорость, вероятно, является основной причиной, по которой датчик изображения не используется для фокусировки в большинстве зеркалок. AF был разработан в конце эры кино, поэтому использование «сенсора» (пленки) для фокусировки не было возможным. Большинство систем автофокусировки с фазовым детектированием были «разомкнутыми» для скорости, превышающей точность. Только недавно крупные производители фотоаппаратов начали разрабатывать системы объектив / корпус, которые используют «замкнутый контур» связи между корпусом и объективом во время фазовой автофокусировки. Это позволило системам обнаружения фазы приблизиться, а в некоторых случаях к точности, обнаружению контраста AF. Хотя АФ с обнаружением контраста с использованием основного датчика улучшается по скорости, поскольку это многоступенчатый процесс, требующий нескольких циклов «перемещение и измерение», он все же медленнее, но обычно он также более точный.

Хотя могут быть редкие исключения, все известные мне зеркальные камеры все еще используют механические жалюзи. Это означает, что основной датчик изображения закрыт во время фокусировки и экспозамера. Было несколько беззеркальных моделей, у которых есть только вторая шторка затвора, но с технической точки зрения они не являются зеркальными.

Чтобы использовать основной датчик для определения фазы АФ, для фокусировки потребуется открыть затвор, после чего первая шторка закроется, а затем снова откроется, чтобы экспонировать изображение, после которого вторая шторка закроется. Даже при съемке со скоростью 8+ кадров в секунду наиболее продвинутые зеркалки фокусируются между каждым снимком (если это указано в настройках, выбранных пользователем). В настоящее время зеркалки сбрасывают обе шторы одновременно, в то время как зеркало циклически переключается и фокусируется. Чтобы использовать датчик изображения для фокусировки, первая шторка должна оставаться открытой до тех пор, пока зеркало не опустится вниз, и камера не достигнет блокировки фокуса, тогда остальная часть камеры должна будет ждать закрытия первой шторки и поглощения энергии. датчиком во время фокусировки, очищенным до того, как первая шторка может открыться, чтобы начать экспонирование изображения. Это замедлило бы весь процесс, когда целой точкой AF обнаружения фазы является скорость. АФ с обнаружением контраста, используемая во время просмотра в реальном времени, в котором для фокусировки используется основной датчик изображения, с другой стороны, обычно более точна, но медленнее.

Answer 3

Специализированные устройства работают лучше и эффективнее в том, что они делают.

Датчики автофокуса, используемые в зеркальных фотокамерах, отлично настроены для быстрого выполнения автофокуса и до очень низких уровней освещенности.

Если бы вы использовали основной датчик для автофокусировки, у вас было бы два варианта:

• Реализация автофокусировки с обнаружением контраста, которая является огромной утечкой энергии, но на самом деле более точной, чем фазовая детекция. Однако функция Contrast-Detect требует перемещения элементов фокусировки вперед-назад очень мелкими шагами, что не является оптимальным для современных объективов DSLR.
• Реализация Phase-Detect on-sensor, которая возможна, но гораздо менее точна, чем использование специального датчика, поскольку часть датчика, формирующая изображение, ограничивает ваши возможности

Реальность такова, что зеркало пропускает свет только в некоторых областях, и большая его часть полностью отражающая, что дает вам яркий обзор.

У Sony есть SLT-камеры, которые имеют по-настоящему полуотражающее зеркало (30% / 70%), что является их решением для одновременной фокусировки в режиме Live-View и Phase-Detect. Это позволяет им использовать специальный датчик определения фазы для ускорения автофокуса и предотвращения движения объектива назад и вперед, что ужасно для видео. Датчик действительно теряет некоторое количество света, попадающего на него, поэтому он должен быть более чувствительным для получения того же эффективного значения ISO, что является недостатком, когда речь идет о качестве изображения. Отраженный вверх свет слишком тусклый, чтобы сделать хороший оптический видоискатель, поэтому они должны были поместиться в EVF.

Answer 4

Основной датчик в DSLR имеет одну функцию и только одну функцию, и это для записи изображения, и это очень и очень хорошо.
Если компромисс в этом будет связан с добавлением дополнительной электроники, это ухудшит качество и производительность, поэтому зачем это делать, когда есть совершенно хорошие специальные датчики?
Кроме того, цифровые зеркальные камеры возникли из пленочных зеркальных камер, в которых, конечно, не было встроенных электронных устройств, которые могли бы быть извращены для этой цели.

Answer 5

Одной из возможных причин, по которой автофокусировка не имеет никакого отношения, является то, что перед съемкой изображения датчик изображения должен быть очищен от всех зарядов. Использование основного датчика изображения для автофокусировки / композиции, как это делается для всех камер в режиме реального времени (в большинстве случаев беззеркальных), требует, чтобы датчик был выключен и очищен от заряда перед съемкой изображения, в противном случае вы могли бы живое изображение на снятом изображении.

Это одна из причин задержки срабатывания затвора только в режиме реального времени. dSLR не зависят от liveview.

И нет, если вы используете основной датчик для AF, то вам не нужно иметь отдельную световую дорожку / линзу для отдельной матрицы AF. Беззеркальные камеры намного проще, чем зеркальные, потому что нет зеркального блока в сборе и нет необходимости в отдельных массивах автофокуса и датчиков экспозиции и световых траекториях.

В своем блоге «Смерть dSLR» Минг Тейн по своему личному опыту разборки оценивает, что беззеркальные камеры имеют на 60-70% меньше деталей, чем dSLR.

Answer 6

Проще говоря, по той же причине, по которой вы не едете на полуторке на работу утром (если вы не дальнобойщик). Датчик АФ может выполнять свою работу лучше, когда ему не приходится конкурировать с датчиком изображения по площади поверхности. Датчики имеют различную природу, и хотя есть некоторые конструкции, которые включают датчики AF в датчик изображения, это означает, что области датчика изображения не захватывают видимый свет, попадающий в эти области, а может.

Существуют гибридные датчики, которые могут выполнять как автофокусировку, так и распознавание света для изображения, но они, как правило, не выполняют никакой работы, также как и специальный датчик для обоих. Это может быть не так много, но достаточно, что если вы пытаетесь получить лучшую автофокусировку и наилучшее качество изображения, какие только можете, отдельные датчики по-прежнему работают лучше.