Как объектив может обеспечить постоянный передний или задний фокус?

Я могу понять проблемы с фокусировкой тела, но я не могу представить, почему объектив может вызывать передний или задний фокус. У меня есть два объектива сторонних производителей для моего Nikon: один с фронтальной фокусировкой, другой с задней фокусировкой. Корпус отлично работает на пяти других объективах, 4 из них от Nikon.

Поправьте меня, если я ошибаюсь: фазовый датчик фокусировки собирает свет под разными углами и управляет мотором вперед или назад, чтобы изображения в точке фокусировки (будь то полоса или крест) совпадали. Учитывая, что с корпусом все в порядке, система зеркал создает на сенсоре автофокуса такое же изображение, как на пленочном или цифровом сенсоре.

Теперь, если предположить, что зеркала тела откалиброваны, либо алгоритм камеры не двигал мотор, когда его датчик фокусировки все еще обнаруживал смещение, либо объектив перемещался между подъемом зеркала и срабатыванием затвора.

Я могу понять, что некоторые моторы могут быть неточными, но это давало бы непостоянный фокус в зависимости от направления последней коррекции. Я могу понять некачественный объектив, который будет размывать части изображения, давать хроматические аберрации и т. д. Я могу понять неплоскую форму фокуса, но это все равно не объясняет, почему изображение в точке фокусировки не будет в фокусе. Я могу понять муаровые эффекты, но это не тот случай, который я наблюдал.

Я не вижу никакого способа, которым объектив может создать постоянное смещение фокуса, кроме того, что тело делает это намеренно. Как объектив может вызывать передний или задний фокус?

«Поправьте меня, если я ошибаюсь: датчик фокусировки с определением фазы собирает свет под разными углами и управляет двигателем вперед или назад, чтобы изображения в точке фокусировки (будь то полоса или крест) совпадали». Ты не прав. Массив PDAF измеряет, насколько далеко и в каком направлении объектив не в фокусе, камера отправляет объективу инструкции сместиться на это расстояние, а затем камера делает снимок. Массив PDAF не остается активным и «направляет» двигатель вперед и назад. Он сообщает камере, как далеко должен сместиться объектив, затем зеркало начинает двигаться, и массив PDAF становится слепым.

Ответы (3)

В вашем случае, вероятно, происходит одна из двух вещей:

  • Объектив, о котором идет речь, является более старой конструкцией, которая не включает датчик положения, сообщающий камере, насколько далеко фактически сместились элементы фокусировки, когда камера отправила команду сместиться на указанную величину.
  • У объектива есть такой датчик положения фокуса, но он нуждается в калибровке.

В любом случае AF Fine Tune (Nikon) или AF MicroAdjustment (Canon) могут решить проблему, если рассматриваемая камера поддерживает AFFT/AFMA. AFFT/AFMA более эффективно исправит второй случай, чем первый случай, указанный выше. Если применим первый случай, то первая проблема, указанная в ответе HamishKL, все равно может создавать трудности, если у объектива также есть эта проблема.


Более полное объяснение и предыстория приведенного выше ответа

Ваш вопрос, кажется, делает неверное предположение о том, как работает автофокусировка с определением фазы (PDAF) в большинстве камер. Кажется, вы считаете, что система PDAF в зеркальных фотокамерах использует оптический датчик автофокусировки, чтобы подтвердить, что автофокусировка была достигнута, прежде чем делать снимок. Это не тот случай. Подавляющее большинство систем PDAF не выполняют второе оптическое считывание с использованием датчика PDAF в камере, чтобы подтвердить, что автофокусировка была достигнута, прежде чем позволить зеркалу начать откидываться в сторону, чтобы можно было сделать снимок.

Ответ @HarnishKL правильно определяет способы, при которых объектив может оставаться мягким, когда он сфокусирован настолько хорошо, насколько это возможно, но он упускает из виду наиболее вероятную причину, по которой объектив постоянно пропускает фокус в одном и том же направлении: потому что объектив не не двигается на ту же величину, на которую указала камера.

Когда системы PDAF были впервые разработаны еще во времена кино, упор был сделан на скорость. Чтобы быть достаточно привлекательными для покупателей, рассматривающих возможность замены своих камер и объективов с ручной фокусировкой, новые системы автофокусировки должны были быть как минимум настолько быстрыми, насколько может сфокусироваться пользователь со средним уровнем подготовки, а также, по крайней мере, настолько точным, насколько этот пользователь может сфокусироваться. Если бы система автофокусировки могла быть либо быстрее, оставаясь такой же точной, либо более точной, но такой же быстрой, это сделало бы камеры с автофокусировкой более привлекательными. Сделать и то и другое заметно лучше было немного за пределами технологических возможностей в то время. Вычислительная мощность чипов, достаточно маленьких, чтобы поместиться в SLR, тогда была намного меньше, чем вычислительная мощность сегодняшних чипов.

В эпоху поздних пленок, когда появились системы PDAF , очень небольшой процент фотографий когда-либо печатался или просматривался с размером экрана более 8x10. Подавляющее большинство из них просматривалось в формате 4x6 дюймов. Стандарт достаточно хорошего с точки зрения точности фокусировки был намного ниже, чем сейчас, в нынешнюю эпоху больших HD-мониторов с разрешением 36 МП, 100% просмотром пикселей и разрешением 96 пикселей на дюйм. Так что упор тогда делался на скорость фокусировки.

Поскольку основным критерием для систем PDAF была скорость, до недавнего времени большинство систем PDAF были тем, что можно описать как разомкнутый цикл . Камера использовала оптический датчик PDAF для измерения того, насколько и в каком направлении объектив был не в фокусе, камера отправляла объективу инструкции относительно того, насколько далеко и в каком направлении перемещать фокус, а затем камера делала снимок. Камера не использовала время для повторного считывания с помощью датчика автофокусировки, чтобы подтвердить, что фокусировка действительно была достигнута. Потребовалось бы слишком много времени, чтобы сделать системы PDAF пригодными для использования.

Еще совсем недавно камеры, которые пытаются подтвердить какое-либо подтверждение, обычно используют датчик положения на объективе, чтобы подтвердить, что он действительно сместился на указанную величину. Они по-прежнему обычно не считывают другое значение фокусировки с помощью датчика автофокусировки. Для многих приложений это все равно займет слишком много времени.

И вот почему: чтобы сделать автофокусировку и частоту кадров как можно более быстрыми, как только датчик автофокусировки измерит фокус и рассчитает время, которое требуется объективу для перемещения на указанную величину, если кнопка спуска затвора нажата все время. вниз зеркало начинает двигаться в сторону. Когда зеркало движется, оптическая система PDAF отключается. Но датчик положения в объективе, который измеряет, насколько далеко сместился фокус, может измерять и подтверждать определенное количество движений и передавать их в камеру во время подъема зеркала.. Если требуется какое-либо дополнительное движение, камера может отправить другую команду объективу для перемещения на величину, указанную датчиком положения в объективе, которая все еще необходима. Однако он может подтвердить это движение только через датчик в объективе, потому что оптический датчик PDAF в этот момент слеп!

Как обнаружил и указал Роджер Цикала из Lensrentals.com в части 3B своей серии «Реальность автофокуса» для своего блога , для повышения точности более усовершенствованной системы требуются и камера , и объектив с возможностью подтверждения положения. Если на объективе есть датчик положения, но камера не обращает на него никакого внимания, это не годится. Если у камеры есть возможность, но у объектива нет датчика положения, это бесполезно. Он принимает как объектив с датчиком положения, так икамера, которая использует информацию, которую она предоставляет, чтобы получить какую-либо выгоду. Но даже в этом случае, если датчик положения немного сбивается при измерении положения фокусирующих элементов объектива, системе автофокусировки камеры необходимо дать указание правильно компенсировать неточность.

С новой серией объективов Sigma Global Lens можно использовать дополнительную док-станцию ​​USB для фактической калибровки объектива , чтобы скорректировать неправильное положение элементов фокусировки, вместо того, чтобы камера компенсировала ожидаемую ошибку.

Спасибо, ошибка, которую вы заметили в моем описании фазового автофокуса, объясняет ее, и это увлекательная история. Думаю, самым дешевым решением для меня было бы инвестировать в корпус с регулировкой фокуса.
@ Майкл Кларк - извините, пункты 1 и 2 моего ответа, возможно, должны были быть немного яснее; обе эти точки приводят к тому, что объектив не фокусируется там, где ожидала камера. Причинами являются механический износ, вызванный износом или повреждением. Интересно услышать о самоколлимационных объективах Sigma!
Но особенно в случае 1 это, вероятно, не всегда будет неизменно одинаковое количество в одном и том же направлении, что, как мне кажется, касается вопроса. И как вы сами говорите, случай 2 скорее редкое исключение, чем правило.

Я могу придумать несколько причин, предполагая отсутствие дефектов корпуса и то, что вы имеете в виду исключительно объективы AF. Также предполагая, что вы фотографируете в обычном видимом свете:

  1. Механический износ фокусирующего геликоида объектива . Это может означать, что, хотя камера действительно достигает идеальной фокусировки, объектив может «расслабиться» и выйти из фокуса после завершения процедуры автофокусировки во время съемки. Обычно вы можете видеть это, и часто это проявляется как несоответствие фокуса от снимка к снимку.

  2. Оптические группы объектива смещены или повреждены . Несмотря на то, что вы могли бы подумать, и вопреки тому, что вы правильно сказали о фокусировке с определением фазы, кажется, что камера действительно может думать, что она достигла идеальной автофокусировки, даже если объектив явно не в фокусе. Я видел такое только с явно поврежденными объективами (и dSLR, и point&shoot), но такое бывает. Неисправность часто полностью связана с объективом, так как другие объективы на тех же корпусах могут работать нормально.

  3. Последняя причина заключается в том, что одна из фокальных плоскостей объектива находится слишком далеко вперед/назад из-за производственной ошибки. В этом случае вам нужно точно знать, в чем проблема, прежде чем вы можете смело рекомендовать компенсацию с помощью регулировки переднего / заднего фокуса в камере; эти регулировки работают удовлетворительно только в том случае, если все группы линз выровнены правильно, но фокальная плоскость все еще слишком далеко назад/вперед. Иногда одна или несколько групп/элементов не выровнены, что отрицательно сказывается на других аспектах оптических характеристик, а не только на общей фокусировке.

Все вышеперечисленные проблемы гораздо реже встречаются с прочными металлическими объективами и еще реже с жесткими шедеврами с ручной фокусировкой прошлых дней.

Ответ написан на следующий вопрос, который был закрыт ОП как дубликат этого вопроса. Есть некоторые другие проблемы, которые отвечают на этот другой вопрос, помимо проблем, указанных в этом вопросе:

Почему иногда требуется точная настройка фокуса на цифровых зеркальных фотокамерах? [дубликат]

Многие зеркальные фотокамеры имеют опцию «точной настройки фокуса», хранящуюся в камере для каждого объектива.

Зачем это нужно некоторым объективам?

Почему некоторые объективы не проецируют сфокусированное изображение на датчик, когда корпус камеры отрегулировал его до точки, в которой он считает, что фокус правильный?

Я предполагаю, что это побочный эффект НЕ использования самого датчика для подтверждения фокусировки, вместо этого используется массив фазового обнаружения ...

Это побочный эффект МНОЖЕСТВА вещей, которые все вместе делают незначительные проблемы с фокусировкой более заметными, чем они были раньше.

  • Для большинства систем PDAF ни датчик PDAF, ни датчик изображения не подтверждают фокусировку. Скорее, PDAF измеряет величину и направление расфокусировки и дает указание объективу сместиться на эту величину. Если есть какое-либо подтверждение, оно обычно основано на датчике положения в объективе, подтверждающем, что объектив физически сместился на указанную величину. Это подтверждение часто выполняется, когда зеркало поднимается, а система PDAF уже «слепа». С PDAF нет подтверждения того, что желаемый объект находится в фокусе, а только подтверждение того, что объектив двигался в соответствии с инструкциями. Только новейшие камеры и объективы способны даже на такое подтверждение.
  • Цифровые датчики намного более плоские, чем большинство пленок на момент экспонирования. Ошибки фокусировки, которые можно было бы скрыть из-за неточной формы пленки (а в случае цветной пленки — из-за различной глубины трех отдельных слоев красителя), больше не скрывают гораздо более плоские цифровые датчики.
  • Цифровые датчики продолжают увеличивать разрешение. Ошибки, которые когда-то находились в пределах допусков для больших пикселей, теперь достаточно велики, чтобы их можно было обнаружить меньшими пикселями. Если круг размытия меньше, чем пиксели датчика, он не более размыт, чем теоретически идеальная точка света. Если этот круг размытия того же размера больше, чем пиксели гораздо меньшего размера в другой камере, его можно обнаружить как размытие по сравнению с меньшим кругом размытия или точкой света, которые все еще меньше, чем меньшие пиксели второй камеры.
  • Объективы, доступные на потребительском рынке, продолжают увеличивать разрешение. Ошибки фокусировки, которые были замаскированы более размытыми линзами, больше не маскируются более резкими линзами. Если бы ошибка фокусировки создавала размытие, меньшее, чем максимальное разрешение объектива, это было бы незаметно. Если такое же размытие больше, чем максимальное разрешение другого объектива, его можно обнаружить. В прошлом некоторые из самых резких потребительских объективов имели только ручную фокусировку (многие из них до сих пор). Таким образом, изменения в системах PDAF не влияют на изображения, снятые с использованием объективов только с ручной фокусировкой.
  • Текущее разрешение сенсоров и объективов камер превышает допуски, с которыми мы можем производить их по разумной цене. Мало того, что допуски в размере 50 микрон слишком велики, чтобы остаться незамеченными в отношении «прямоугольности» монтажного фланца объектива камеры по отношению к датчику камеры, но также существуют допуски, превышающие минимальные отклонения, которые мы можем наблюдать. в отношении позиционирования массива PDAF, перемещения элементов фокусировки объектива, датчика положения фокусировки объектива и т. д.

Роджер Чикала, главный гуру объективов на Lensrentals.com, написал несколько серий статей в блогах, посвященных как производственным допускам, так и реальности автофокуса.

Относительно производственных допусков см.:
Этот объектив мягкий и другие мифы
Этот объектив мягкий и другие факты
Гарантия оптического качества

Почему разрешение сенсора имеет значение для того, насколько хорошо мы можем видеть там, где линза несовершенна (а все настоящие линзы несовершенны не только в их реализации, но и в их конструкции, если они предназначены для изображения более чем одного длина волны света), см.:
Почему мы собираемся начать тестирование кинообъективов. И почему мы этого не сделали раньше.

Для дальнейшего чтения о системах автофокусировки очень полезна серия Autofocus Reality Роджера Цикалы: часть 1 , часть 2 , часть 3A , часть 3B и часть 4 . И: как работает автофокус (часто)