Ультразвуковой мотор в объективе что это?

hammerzeit

среда, 12 июня 2013 г.

Как работают автофокус камеры и ультразвуковой мотор в объективе

Интересно, что до сих пор не задумывался, как работает автофокус в камере.

Оказывается, там под основным полупрозрачным зеркалом (толстая чёрная линия под 45 градусов на картинке), которое отводит часть света на видоискатель (8), есть ещё одно «вспомогательное» полупрозрачное зеркало (3), забирающее часть света, идущего на матрицу (4), на нужды сенсора автофокуса (7):

Сенсор автофокуса имеет несколько «зон» («зоны автофокуса», которые соответствуют определённым местам в кадре), над каждой из которых расположена маленькая линза. У каждой «зоны автофокуса» под линзой есть два маленьких сенсора: условно «левый», принимающий только «левую» сторону света, пришедшего из объектива, и условно «правый», принимающий только «правую» сторону света, пришедшего из объектива.

Изображение на этих двух маленьких сенсорах будет совпадать, если объектив сфокусирован правильно (другими словами, если «красный» луч света на картинке попадает точно в центр «красного» сенсора, и «зелёный» луч света на картинке попадает точно в центр «зелёного» сенсора, то изображение на этих двух маленьких сенсорах будет совпадать, объектив сфокусирован правильно).

Алгоритм автоматического поиска фокуса работает так (случаи пронумерованы как на картинке):

1. Линза объектива выдвинута слишком близко. Фотоаппарат может это угадать, заметив, что картина распределения интенсивностей такая же, как если бы она состояла из двух одинаковых картин интенсивностей, сдвинутых друг относительно друга (это можно сразу засечь, чуть-чуть сдвинув фокусировочную линзу объектива; алгоритм угадывания выполняется на процессоре фотоаппарата).

2. Объектив сфокусирован точно — две одинаковые световые картины максимально наложились друг на друга.

3. Линза объектива выдвинута слишком далеко.

4. Вообще не в фокусе.

Для того, чтобы этот алгоритм давал верные результаты, очевидно, требуется, чтобы сенсор автофокуса и матрица были равноудалены от «вспомогательного» полупрозрачного зеркала.

А ещё сейчас в моде объективы с «ультразвуковым мотором».
Звучит-то как!
Прямо как «лазерный принтер».
Наверняка в 90-ых, услышав в первый раз о таких принтерах, первое, что каждый себе представлял — это как принтер выжигает на бумаге изображение разноцветными лазерами из фантастических фильмов.

Оказалось, что, как и ожидалось, маркетологи всех снова обманули, и мотор никакой не ультразвуковой (не крутится с ультразвуковой скоростью).
Тем не менее, конструкция очень остроумная.

Ультразвуковой двигатель объектива состоит из двух колец: ротора (синий) сверху и статора (красный) снизу.
В свою очередь, статор (красный) состоит из тонкого пьезоэлектрического керамического кольца снизу и толстого (но «эластичного») зубчатого слоя сверху.

Когда на статор (красный) подаётся ток ультразвуковой частоты, в нём возникает резонанс (стоячая волна), и волна эта начинает по кругу путешествовать по статору (красный):

При этом, обратите внимание на то, что статор (красный) стоит не месте и никуда не крутится — он просто «волнуется», как море.
А вот ротор (синий) уже как раз крутится.
Спрашиваете, почему?

А из этой картинки и не поймёте.

Крутится ротор потому что на статоре есть зубцы.
Они очень мелкие (порядка 0,001 мм), и их очень много.

Работают они так, как показано на рисунке: когда под зубец подходит волна, он отклоняется на некоторый угол в сторону движения этой волны, и пока волна проходит под ним, он сначала выравнивается вертикально, а потом наклоняется в уже другую сторону (когда волна уходит из-под него).
Получается, что каждый зубец описывает дугу, и именно это создаёт вращение ротора.

Ультразвуковой двигатель

Ультразвуковой двигатель (Ультразвуковой мотор, Пьезодвигатель, Пьезоэлектрический двигатель), (англ. USM — Ultra Sonic Motor, SWM — Silent Wave Motor, HSM — Hyper Sonic Motor, SDM — Supersonic Direct-drive Motor и др.) — двигатель, в котором рабочим элементом является пьезоэлектрическая керамика, благодаря которой он способен преобразовать электрическую энергию в механическую с очень большим КПД, превышающим у отдельных видов 90 %. Это позволяет получать уникальные приборы, в которых электрические колебания прямо преобразуются во вращательное движение ротора, при этом усилие, развиваемое на валу такого двигателя столь велико, что исключает необходимость применения какого-либо механического редуктора для повышения крутящего момента.

Содержание

Конструкция

Ультразвуковой двигатель имеет значительно меньшие габариты и массу по сравнению с аналогичным по силовым характеристикам электромагнитным двигателем. Отсутствие обмоток, пропитанных склеивающими составами, делает его пригодными для использования в условиях вакуума. Ультразвуковой двигатель обладает значительным моментом самоторможения (до 50 % величины mах крутящего момента) при отсутствии питающего напряжения за счет своих конструктивных особенностей. Это позволяет обеспечивать очень малые дискретные угловые перемещения (от единиц угловых секунд) без применения каких-либо специальных мер. Это свойство связано с квазинепрерывным характером работы пьезодвигателя. Действительно, пьезоэлемент, который преобразует электрические колебания в механические питается не постоянным, а переменным напряжением резонансной частоты. При подаче одного или двух импульсов можно получить очень маленькое угловое перемещение ротора. Например, некоторые образцы ультразвуковых двигателей, имеющие резонансную частоту 2 МГц и рабочую частоту вращения 0,2-6 об/сек, при подаче одиночного импульса на обкладки пьезоэлемента дадут в идеальном случае угловое перемещение ротора в 1/9.900.000-1/330.000 от величины окружности, то есть 0,13-3,9 угловых секунд. [1]

Одним из серьёзных недостатков такого двигателя является значительная чувствительность к загрязнениям.

Принцип работы

На «гибкий» статор «подается» переменное напряжение высокой частоты, которое вынуждает его производить ультразвуковые колебания, формирующие механическую бегущую волну, которая и толкает (зацепляет) расположенный рядом ротор. Простота принципа сложна в реализации. И если обычный электродвигатель можно сделать практически «на коленке», ультразвуковой без сложного оборудования не создать.

Применение

Ультразвуковой двигатель может с успехом использоваться в тех областях техники, где необходимо достижение минимальных угловых и линейных перемещений. Например, в астрономии, в космических исследованиях, где требуется точная ориентировка по весьма малым объектам (звездам); в ускорителях заряженных частиц, где необходимо удерживать пучок в строго заданных геометрических координатах; в научных исследованиях при изучении кристаллографической структуры (ориентировка головки гониометра); в робототехнике и т. д.

Такие устройства также используются в объективах для однообъективных зеркальных фотоаппаратов. Вариации названия технологии в таких объективах различных производителей:

  • Canon — USM, UltraSonic Motor;
  • Minolta, Sony — SSM, SuperSonic Motor;
  • Nikon — SWM, Silent Wave Motor;
  • Olympus — SWD, Supersonic Wave Drive;
  • Panasonic — XSM, Extra Silent Motor;
  • Pentax — SDM, Supersonic Drive Motor;
  • Sigma — HSM, Hyper Sonic Motor;
  • Tamron — USD, Ultrasonic Silent Drive, PZD, Piezo Drive.

В станкостроении такие двигатели применяются для сверхточного позиционировании режущего инструмента. К примеру есть специальные резцедержатели для токарных станков с микроприводом резца.

nesovet

мастерская lensservis.ru

Недолговечный мотор автофокуса. Он же USM, HSM, SWM, SSM.

В интернете об ультразвуковом моторе или хорошо или ничего. И быстрый и бесшумный и простая конструкция.
Я о недостатках и ресурсе работы. И расскажу, кому интересно, про конструкцию.

Читайте также  Классификация огнетушителей по классам горючих веществ

Конструкция, действительно простая как мычание. Вся сложность в материалах.
На мягкий металл наклеиваются полоски из пъезокерамики, котрая совершает колебания при подаче на нее напряжения высокой частоты.
Частота 30000 колебаний в секунду.
Кольцо, на которое наклеены пластины имеет такую же резонансную частоту.
С другой стороны кольца делаются такие прорези и получается. как бы сороконожка.
При колебаниях ножки толкают нижнее кольцо, которое есть ротор мотора.
Верхнее кольцо статор.

Черненький — ротор, в роторе фланцевая пружина, обеспечивает лучшее прилегание.
плотное прилегание ротора и статора очень важно, амплитуда колебаний очень мала.

Шлейф трехпроводной, правая пъезопластина, левая и масса.

Это пружина, которая прижимает статор к ротору.
первое слабое место мотора.
Когда пружина ослабевает, мотор перестает работать.
Статор колеблется, но ротор не вражается, сцепление слабое.

Сверху зажимное кольцо оно сжимает весь «сэндвич» конструкции

И нигде никакой смазки, до нижнего подшипника.

Между статором и кольцами, которые вращают линзоблок фокусировки лежит резиновое кольцо.
оно обеспечивает зацепление.
Статор и ротор соприкасаются непосрдственно и между ними постоянно есть трение.
Материал статора мягкий, иначе колебаний бы не было, ротор алюминиевый.
На ротор нанесено покрытие для уменьшения износа.
НО износ происходит. И как только прижим ослабевает, мотор перестает работать.
В конструкции сломаться вообщем нечему, поэтому, если у вас перестал работать автофокус поднесите объектив к уху.
Писк мотора слышен, хоть это и ультразвук.
Ну в конце концов дайте послушать собаке.
Колебания есть, вращения ротора нет.
В общем, ремонту не подлежит.
Мало того, что есть износ статора, изменяется профиль зубцов.
Подхалтурить можно, сильнее выгнуть прижимную пружину, но она со временем распрямится.
Можно подложить колечко под пружину, но это та же халтура.
И если микро моторчик для объектива 18-55мм стоит 900 рублей, то такой мотор для никона стоит 12000 рублей.
Но если стекло хорошее, можно заменить мотор.
Так, что друзья мои, ЭТО мануальные стекла были вечные, AF-S совсем другая история.
Хотя после отказа автофокуса они тоже становятся мануальными.

Вот собственно и все секреты ультразвукового мотора.
Ремонтировать без подготовки не советую, там есть тонкости.
Успехов в фотографии.

Два типа моторов ‘Nikon SWM’

Эта статья касается двух типов моторов ‘Nikon SWM’.

Части кольцевого мотора Nikon SWM

Все объективы Nikon типа Nikon AF-S используют встроенный мотор фокусировки Nikon SWM (Silent Wave Motor – тихий волновой/ультразвуковой мотор).

Существует два основных вида технологии Nikon SWM:

  1. Кольцевые моторы Nikon SWM (в западной литературе их могут называть Ring SWM)
  2. SWM на основе моторов с передаточными шестернями (в западной литературе их могут называть ‘Micromotor SWM’ или ‘Gear SWM’ или ‘Compact SWM’).

В обеих случаях используется идея превращения волн во вращательное движение, которое позволяет перемещать линзы объектива (выполнять фокусировку).

Кольцевые моторы Nikon SWM (Ring SWM)

Кольцевые моторы довольно дороги, имеют конструкцию без лишних шестеренок, на вид похожи на несколько металлических колец. Такие моторы могут очень быстро, тихо и точно перемещать линзы объектива. Выглядят они вот так (взято от сюда):

SMW мотор для AF-S 70-200mm F2.8, DX 17-55mm F2.8, MC 105mm F2.8

Мотор для Nikon AF-S Nikkor 18-70mm 1:3.5-4.5G ED DX SWM IF Aspherical (теперь понятно, почему ‘простой’ 18-70/3.5-4.5 фокусируется так же быстро как и 17-55/2,8) и Nikon DX AF-S Nikkor 12-24mm 1:4G ED SWM IF Aspherical (теперь понятно, откуда такой ценник у этого объектива):

SWM мотор для AF-S DX 18-70mm F3.5-4.5, DX 12-24mm F4

SWM для AF-S 17-35mm F2.8, 28-70mm F2.8, 300mm F4

Моторы для Nikon AF-S 200mm F/2, 300mm F/2.8, 400mm F/2.8, 500mm F/4, 600mm F/4, 200-400mm F/4:

Мотордля AF-S 200mm F2, 300mm F2.8, 400mm F2.8, 500mm F4, 600mm F4, 200-400mm F4

SWM для AF-S 24-120mm F3.5-5.6

Моторы Nikon SWM с передаточными шестернями

Такие моторы были созданы для удешевления производства. Они создают немного больше шума, чем ‘настоящие’ кольцевые моторы. Внешне похожи на обычные микро-моторчики.

Compact SWM для AF-S DX 18-200mm F3.5-5.6

Мотор для Nikon DX 18-55mm F/3.5-5.6, DX 55-200mm F/4.5-5.6

Compact SWM для DX 18-55mm F3.5-5.6, DX 55-200mm F4.5-5.6

Правда

Разница между кольцевыми и компактными SWM моторами заметна невооруженным глазом.

Из своего опыта скажу, что объективы с кольцевыми моторами имеют реально лучшее быстродействие во время наводки на резкость.

А теперь грустная правда. В некоторых ТОПовых объективах Nikon вместо кольцевого SWM используются малютки SWM. С достоверностью известно, что Nikon 85/1.4G и Nikon 105/1.4E (точно) использует компактный SWM. Раньше я не особо верил, что Nikon 85/1.4G стоимостью 1600 долларов может использовать мотор, похожий на тот, что находится в корпусе Nikon 18-55/3.5-5.6. Теперь же все стало на свои места и причина медленной фокусировки Nikon 85/1.4G стала ясна.

В одно время мне посчастливилось пообщаться с мастером по ремонту объективов, и он подтвердил, что во многие дорогие объективы Nikon ставят ужасные компактные SWM моторы (в том числе и в упомянутый Nikon 85/1.4G).

Из-за того, что на объективах Nikon нет маркировки, указывающей на тип SWM мотора, сложно узнать за что покупатель платит деньги. Маркетологи снова победили.

Спасибо за внимание. Аркадий Шаповал.

Добавить комментарий:

Комментарии: 33, на тему: Два типа моторов ‘Nikon SWM’

Действительно,первый)
Аркадий,просто раскрыли глаза! Спасибо)

Аркадий не посчитайте что придираюсь но здесь ошыбка “Мотор для Nikon DX 18-55mm F/3.5-5.6, DX 55-20mm F/4.5-5.6” имелось веть введу 55-200 ато обьектива 55-20 несуществует)
а так очень познавательная статься
очень хотелось бы увидеть чтото на подобе сравнение моторов от никона и кенона (какраз вот продал всю фототехнику и немогу решыть на какую систему сесть( ))

Классная статья. Как удивил 18-70! Точно не буду теперь его продавать:)))

Вот здесь я уже писал, что быстрый фокус из DX зумов имеется только у 17-55, 16-85 и 18-70. Возможно новый 16-80 тоже будет быстр. Насчет 18-70, в свое время он стоил огромных денег! Это сейчас его продают по 50 у.е.

Да, до тыщи у.е. стоил. Да и сейчас в РФ найти его дешевле 100 баксов большая удача. А еще по-моему чисто субъективно 18-70 побыстрее 16-85 фокусируется. Хотя разница минимальная.

превращения волн во вращательное движение

Как мне кажется, правильнее было бы написать – колебаний.

В Nikkor 50 1.4G установлен кольцевой мотор, только скоростью фокусировки объектив, мягко говоря, не блещет. :] Так что не все так однозначно, и надежностью, как Вы уже писали, данный мотор в данном объективе не отличается(хотя мой без проблем дожил от покупки до продажи).

Аркадий, вот через Ваши руки прошли сотни объективов, скажите, какие-то из них отличаются действительно бесшумной фокусировкой? Мои никоновские и не только стекла все стрекотали, шуршали, кряхтели и тд и тп, что особенно проявлялось на видеозаписи(отверточных объективов не пробовал – там, наверное, вообще кошмар по шуму). Много где про разные стекла пишут про “бесшумность” фокусировки и пока я склонен полагать, что это все неправда.

Читайте также  Виды огнетушителей классификация и назначение

Если снимать видео со встроенным микрофоном, то я еще не видел ни одного реально бесшумного объектива. SWM, USM/STM намного тише отверточных, либо Canon Micro Motor (с обычным микро мотором), но реально трение, движение частей, линз и прочего слышно 🙂

т.е кольцевой мотор еще не залог хорошей скорости так? т.е. нет прямой зависимости?

Ну я как бы не эксперт в моторах Никон, не могу ничего утверждать. Знаю, что 50мм 1.4Г фокусируется довольно медленно. Теоретически “кольцевые” моторы надежнее – меньше всяких пластиковых шестеренок, которые изотрутся со временем. Но вот экземпляр 50 1.4 Аркадия скончался от легкого удара. У меня была наверное пара-тройка несерьезных ударов, но мотор оставался цел, возможно, просто везение.
Вообще, скорее всего выбор типа мотора обусловлен удобством технологического размещения. Если можно без ущерба компактности и иным качествам влепить более дешевый мотор с редуктором, Никон лепит его.

У 16-85, кстати, привод не прямой(кольцевой), а тоже шестереночный. Сравнить не с чем особо по скорости, но не сказал бы, что он очень быстр.

16-85 чуть медленней 17-55 и 18-70, 17-55 вообще считается “пулей”.

Не то что бы меня это сильно интересовало, но иногда проскакивала мысль – как же он “собака” крутит. Спасибо, теперь буду иметь представление.

у 18-70 вроде болезнь, мотор из строя выходит?

18-70 один із самих стареньких, і виготовлено їх було досить багато, так що не дивно

Одни посты про Nikon -(

Забра будет не про никон и на кенон. А вчера было про заметки фотографу 🙂

спасибо. замечательная статья!

А такой вопрос. Со скоростью фокусировки понятно, а на счет цепкости и точности фокусировки разница между шестереночными и кольцевыми моторами влияет?

Моя практика показала, что влияет. Шестеренки имеют некий лаг, в то время как кольцевой мотор куда быстрей меняет направление фокусировки и доводит фокусировку. Возможно, просто такое мнение сложилось у меня ошибочно.

Наличие многоступенчатого редуктора (шестеренки) увеличивает микролюфты. Так что некая разница гарантированно будет.

а что-нибудь известно про новые AF-P моторы? Никон выпускает 2 версии 18-55, и по слухам будут такие же 70-300 опять для кропа.

Был пару лет назад 18-70 отличная цветопередача хорошая детализация куплен был с рук но абсолютно в неиспользованом состоянии.
Но через два года стал промахиваться через раз в самом прямом смысле.

Насчет SWM скажу, что кольцевые подвержены действию времени. Сделаны они из керамики, которая имеет вес, металлическое напыление и присущую всей пьезокерамике хрупкость. От этого моторы очень нежны в эксплуатации, недолговечны. Так как для работы нужен маленький тарированый зазор между кольцами, когда туда попадает пыль, он может заклинить, когда он все таки работает с пылью, кольцо стирается из-за совокупности абразива и воздействия УЗ и быстро приходит в негодность. В ремонте стоит дорого.
Мелкие SWM моторы более надежны, тоже имеют слабости своих больших братьев, но в меньшей мере.
Коллекторные моторы старого типа в принципе очень долговечны. Запас хода у них зависит только от втулок и стирания щеток.
STM моторы практически вечны. Стираются только втулки. При правильной разработке могут прожить лет 100 и больше.

получается, зря от отвертки отказались

В этом отношении честен Тамрон. Он четко в маркировке указывает тип мотора. И во всех его топах стоят именно кольцевые моторы – USD.

Прекрасный материал!. Достаточно полная информация, изложенная простым, понятным языком.
Благодарность автору.

Прокоментируйте…
1. простой вопрос 18-135 какой мотор.
2. По точности – что лучше, и по надежности, на профи камерах (Д2-3-4.. и на полу-профи Д200-300-700) — “отвертка” или волновой.
Комент… При падении с высоты 1,5 метра, ремонт топового обЪектива с волновым мотором, может быть равен стоимости почти нового?)))

1. компактный swm
2. все зависит от конкретного объектива и конкретной камеры
3. обычно при падении с 1.5 метра можно будет купить новый объектив, и не важно, что там было в середине, это будет уже стеклотара и металлолом

Подскажите, какой тип мотора в 50/1.8g и 35/1.8g dx?

Посмотрите в соответствующих статьях на этом сайте.

у обоих nikon swm, у nikon 50/1.8G кольцевой, у 35/1.8G DX компактный

ФотоЭнциклопедия.рф

Автофокус

Материал из ФотоЭнциклопедия.рф

Автофо́кус — устройство, наводящее оптическую систему объектива на резкость изображения в фокальной плоскости. Для обозначения автофокуса обычно используется аббревиатура AF.

Содержание

Принцип работы системы автофокуса

Автофокусировка объектива проводится за несколько шагов:

  • измерение параметра (А), чувствительного к резкости изображения в фокальной плоскости и его вектора (Â);
  • генерация сигнала рассогласования системы автоматического регулирования автофокусировки;
  • наведение оптической системы на резкость изображения в фокальной плоскости.

Обычно эти процессы происходят одновременно. Наведение оптической системы на резкость выполняется электродвигателем или ультразвуковым двигателем.

Параметр (А), чувствительный к резкости изображения в фокальной плоскости, зависит от расстояния (r) до объекта съёмки; максимального контраста (к); фазового сдвига (f) составляющих выбранного луча после его расщеплении микропризмой на 2; времени задержки (t) прихода отраженного луча и т. д.

Измерение вектора (Â) необходимо для выбора направления изменения сигнала рассогласования. Время, затраченное на измерение вектора (Â), и время отработки сигнала рассогласования механикой объектива определяют быстродействие системы автофокусировки.

Виды систем автофокуса

Работа системы автофокуса по измерению параметра (А), чувствительного к резкости изображения в фокальной плоскости, может основываться на различных принципах:

  • активные; в настоящее время применяются редко
    • ультразвуковой (некоторые камеры Polaroid)
    • инфракрасный (некоторые компактные камеры, старые видеокамеры)
  • пассивные
    • фазовый (зеркальные фотоаппараты)
    • контрастный (видеокамеры, незеркальные цифровые фотоаппараты, зеркальные фотоаппараты в режиме Live View)

Ультразвуковая и инфракрасные системы

Ультразвуковая и инфракрасные системы являются активными, так как они рассчитывают расстояние по времени возвращения от объекта съемки фронтов, излученных фотоаппаратом инфракрасных (ультразвуковых) волн.

Если между объектом съемки и камерой есть прозрачное препятствие, например стекло, то активные системы проводят автофокусировку объектива на это препятствие, а не на объект съемки.

Фазовый автофокус

Принцип действия фазового автофокуса (патент) Фазовый автофокус применяется в современных зеркальных и компактных цифровых фотоаппаратах. Основным элементом его являются специальные датчики, число которых в профессиональных моделях может достигать нескольких десятков. Датчики в DSLR получают фрагменты светового потока от разных точек кадра с помощью специальных зеркал. Также датчики фазового автофокуса могут быть встроены непосредственно в матрицу цифрового фотоаппарата (технология Fujifilm Hybrid Focus). [1]
Внутри датчика свет разделяется на две части, каждая из которых попадает на свой светочувствительный сенсор. В случае точной наводки на резкость два световых потока будут находиться друг от друга на определённом расстоянии, заданном конструкцией датчика. В противном случае это расстояние будет больше или меньше. Датчик, измерив это расстояние, выдаёт на выходе сигнал, показывающий, в какую сторону и на сколько надо сдвинуть линзы объектива, чтобы выполнить наводку на резкость.

Читайте также  Огнетушители ОУ 2 технические характеристики

Быстродействие такой системы фокусировки высокое и определяется, в основном, быстродействием механики объектива.

Контрастный автофокус

Контрастный автофокус применяется в цифровых незеркальных фотоаппаратах. Принцип его работы основан на том, что микропроцессор фотоаппарата постоянно считывает изображение с матрицы, анализирует степень его контрастности и принимает решение о перемещении объектива.

Такой автофокус обладает довольно низким быстродействием, так как в каждый момент времени процессор не обладает данными о степени наводки объектива на резкость — изображение считается «размытым». Поэтому процессор каждый раз командует немного переместить объектив и проверяет наличие изменения контраста в сторону увеличения. Если контраст не изменяется, то процессор меняет направление перемещения и оптика сдвигается в обратную сторону. До тех пор, пока процессор не вычислил максимум (минимум) контраста и не перешел его, двигателю дается команда перемещать объектив еще раз. Когда экстремум пройден, то выполняется шаг назад, возвращающий оптику в точку экстремума, и автофокусировка прекращается.

Задержка между нажатием на спуск и собственно съёмкой кадра, характерная для большинства цифровых фотоаппаратов объясняется «медленной» работой пассивного контрастного автофокуса и тем, что в незеркальных фотоаппаратах процессор вынужден считывать с матрицы весь кадр, чтобы проанализировать на степень контрастности лишь некоторые его участки. Поэтому фотограф нажимает кнопку «спуск затвора» вначале до половины, а затем полностью.

Режимы работы автофокуса

В современных фотокамерах применяются интеллектуальные алгоритмы работы систем автофокуса, в основном предназначенные для фотографирования движущихся объектов. Проблема съёмки таких объектов заключается в том, что с момента наведения на резкость, между нажатием на кнопку спуска и до момента съёмки кадра проходит некоторое время. За это время объект может уйти из плоскости наводки на резкость. Для решения этой проблемы для систем автофокуса придуманы следующие режимы:

  • Следящий — в этом режиме система непрерывно отслеживает положение объекта и держит его в фокусе, перемещая линзы в объективе. При длительном применении режима «Следящий» аккумулятор фотоаппарата разряжается быстрее.
  • Упреждающий — в этом режиме система автофокуса определяет скорость движения объекта, рассчитывает его положение в момент съёмки и заранее перемещает линзы в объективе так, чтобы тот получился в фокусе. Этот режим поддерживается многими современными пленочными и цифровыми зеркальными камерами, однако у разных производителей он называется по разному: у Canon — AI Servo, у Nikon — Continuous servo AF.

Для съёмки движущихся объектов применяется блокировка автофокуса. Фотограф наводит аппарат на нужный объект или, если это невозможно, на точку, находящуюся на таком же расстоянии как и объект, и нажимает на специальную кнопку. Объектив фокусируется, и при нажатии на кнопку спуска аппарат делает снимок мгновенно, не задействуя автофокус повторно.

Условия работы автофокуса

Современные системы автофокуса обладают характеристиками, позволяющими в большинстве случаев заменить ручную наводку. Однако, как для любой сложной системы, им требуются определённые условия для работы и умение их применять.

Чувствительность параметра А к резкости изображения в фокальной плоскости резко уменьшается при малой освещённости и низкой контрастности объекта съёмки, именно поэтому пассивные системы автофокуса плохо работают в темноте и фотоаппарат «зацикливается» при попытках навестись на однородный объект, например гладкую стену.

Достаточная яркость объекта съёмки и наличие на нём контрастных элементов — главное условие работы автофокуса пассивных (фазовой и контрастной) систем.

Проблему недостаточной яркости объекта в темноте призваны решать системы подсветки автофокуса. Для этой цели в фотоаппарате (или в корпусе продвинутых внешних фотовспышек) размещается специальная лампа, которая вспыхивает при нажатии на кнопку «спуск затвора» наполовину, то есть в начале работы системы автофокуса. В некоторых камерах для этой цели используются встроенная фотовспышка в специальном «стробоскопическом» режиме (Pentax *ist Ds).

Для наиболее надёжного принятия решения система подсветки автофокуса рисует на объекте контрастную «сетку». Таково устройство подсветки, например, на фотоаппаратах Pentax Z1p и Sony DSC F828.

Механическая часть системы автофокуса

Для настройки на резкость система автофокуса должна менять расстояние от объектива до светочувствительной поверхности (матрицы или плёнки). Изменение расстояния может производиться путём передвижения линзы либо светочувствительной поверхности. Оно может осуществляться разными способами.

Ультразвуковой двигатель

Ультразвуковой пьезоэлектрический двигатель, применяемый в современных объективах, имеет выше КПД и скорость, менее шумен. Его применение заметно сокращает задержку автофокуса. Компания Canon называет ультразвуковые двигатели USM (Ultra Sonic Motor), Nikon указывает маркировку SWM (Silent Wave Motor), Pentax — SDM (Super-sonic Direct-drive Motor), Sony/Minolta — SSM (Super Sonic Motor), а Sigma — HSM (Hyper Sonic Motor). На выставке PMA 2007 Olympus анонсировал несколько объективов с новым ультразвуковым двигателем SWD (Supersonic Wave Drive).