Phase detection: To έξυπνο autofocus και πως λειτουργεί

Είναι πραγµατικά δύσκολο να φανταστούµε σήµερα τον κόσµο της φωτογραφίας χωρίς autofocus. Ήλθε κοντά µας από τα τέλη της δεκαετίας του 1980 και πολύ γρήγορα γενικεύτηκε η εφαρµογή του. Aπό τότε έγινε αναπόσπαστο µέρος όλων των φωτογραφικών µηχανών, ακόµη και των υποσυστηµάτων κάµερας στα πιο καλά smartphones. Τα σύγχρονα autofocus έχουν ξεπεράσει τα προβλήµατα παιδικής ηλικίας της πρώτης γενιάς και γενικότερα εστιάζουν χωρίς υστερήσεις και θόρυβο. Σε αυτό το τεύχος θα µάθουµε πως ακριβώς δουλεύει.

Βέβαια – όπως θα έχουν διαπιστώσει οι πιο έµπειροι φωτογράφοι – παρατηρούνται διαφοροποιήσεις απόκρισης και ακρίβειας AF ανάµεσα στα φθηνότερα και ακριβότερα µοντέλα DSLR και CSC.Για να κατανοήσουµε τον τρόπο που δουλεύει το AF και γιατί υπάρχουν τόσες διαφορές, πρέπει να δούµε πως συµπεριφέρονται τα ηλεκτρονικά συστήµατα ελέγχου που ενσωµατώνονται στο σώµα. Διακρίνονται σε Phase Detect (ανίχνευση φάσης) και Contrast detect (ανίχνευση κοντράστ). Το δεύτερο εφαρµόζεται κυρίως στις compact καθώς και στις DSLR όταν λειτουργούν σε Liveview.

Contrast Detect AF
Κατά την αυτόµατη εστίαση που καθοδηγείται από σύστηµα Contrast Detect, η CPU αναλύει το κοντράστ της σκηνής και ρυθµίζει συνεχώς την εστίαση (καθοδηγώντας τη διαδροµή του φακού) µέχρι να επιτύχει το µέγιστο κοντράστ ώστε η εικόνα να έχει την καλύτερη ευκρίνεια. Εδώ δεν παρατηρούνται προβλήµατα αποκλίσεων front/back focus. Όµως είναι γενικότερα αρκετά πιο αργό από το phase detect και είναι υπεύθυνο για φαινόµενα focus hunting (όπου ο φακός …διστάζει να εστιάσει)

Phase detect
To σύστηµα µε διαφορά φάσης έχει εξελιχθεί σε βάθος 25ετίας. Πλέον είναι στην εποχή της ωρµικότητας. Δεν είναι τυχαία η ακαριαία απόκριση ΑF των σύγχρονων DSLR που οφείλεται και στην τελειοποίηση των ηλεκτρονικών, στους ταχύτατους επεξεργαστές και στα ενσωµατωµένα συστήµατα οδήγησης µε µικροµοτέρ µέσα στους φακούς. Επειδή η λειτουργία τoυ υποσυστήµατος Autofocus στις DSLR περιβάλλεται από µυστήριο, καλό θα είναι να σκύψουµε στα ενδότερα της µηχανής και να ψάξουµε το θέµα.

Λειτουργία autofocus DSLR (όχι liveview)
Koιτάζοντας τη διατοµή της DSLR βλέπουµε πίσω από το κλασσικό τοποθετηµένο σε γωνία 45° ως προς το οριζόντιο επίπεδο, ένα άλλο δευτερεύοντα (ηµι-επαργυρωµένο και ηµι-φωτοδιαπερατό) καθρέπτη ο οποίος αφήνει να διέλθει ένα µέρος της φωτεινής δέσµης προς τον ειδικό αισθητήρα Phase Detect. Η φωτεινή δέσµη αφού περάσει από το φακό και ανακλαστεί από τον καθρέπτη προς το πεντάπρισµα, κατά ένα µικρό της µέρος επιστρέφει στο δευτερεύοντα καθρέπτη και το φως προσπίπτει στον αισθητήρα AF τύπου phase detect ο οποίος βρίσκεται στη βάση. Για κάθε σηµείο εστίασης υπάρχουν δύο pixel. H διάταξη αυτή αναλύει µε τη µέθοδο διαφοράς φάσης και συγκρίνει στοιχεία για κάθε ζευγάρι και αν δεν είναι απολύτως ταυτόσηµα πληροφορεί σχετικά τον µηχανισµό εστίασης για διόρθωση. Σηµειώνουµε ότι προκειµένου όλη η διαδικασία να έχει την επιθυµητή ακρίβεια, πρέπει η απόσταση µεταξύ της µοντούρας και του αισθητήρα να είναι απολύτως ίση µε την απόσταση µοντούρας και αισθητήρα AF. Σοβαρό ρόλο παίζει και η γωνία του δευτερεύοντος καθρέπτη.
1. Φωτεινή δέσµη 2. Βασικός αναδιπλούµενος καθρέπτης
3. Δευτερεύων καθρέπτης 4. Θέση κλείστρου/αισθητήρα
5. Σύστηµα µικροµετρικής ρύθµισης 7. Phase detect αισθητήρας
8. Πεντάπρισµα 9. Προσοφθάλµιο σκόπευτρο

Πως δουλεύει ο αισθητήρας Phase detect
Το σύστηµα µε ανίχνευση διαφοράς φάσης, επί της αρχής δουλεύει µε παρόµοιο τρόπο όπως τα τηλέµετρα των rangefinder δηλ. συγκρίνοντας δύο διαφορετικά δεδοµένα. Το ειδικό chip face detect έχει διπλάσια pixel από όσα σηµεία εστίασης. Δηλ. για καθένα από τα σηµεία αντιστοιχεί ένα ζευγάρι pixel µε µικροφακούς. Όταν το φως περάσει µέσα από τους µικροφακούς και µέσω αυτών προσπέσει στην επιφάνεια των pixel, αν το αντικείµενο είναι εστιασµένο, οι ακτίνες φωτός από τα άκρα κάθε µικροφακού συγκλίνουν στο κέντρο και πρέπει να σχηµατίζουν ταυτόσηµες εικόνες. Αντίθετα σε περίπτωση διαφοράς, οι ακτίνες δεν συγκλίνουν τέλεια. Δείτε και στο σχήµα κάτω όπου µόνον στην περίπτωση 2 έχουµε νετ.

Front focus/back focus
Σε ιδανική εκδοχή η εστίαση µε σύστηµα ανίχνευσης της διαφοράς είναι απόλυτα ακριβής. Όµως συµβαίνει, ενώ κατά την εστίαση να φαίνεται ότι όλα πήγαν καλά, παρατηρώντας προσεκτικά τις λήψεις να διαπιστώνουµε αποκλίσεις σαν ο φακός να µην ήλθε στο σωστό σηµείο αλλά να εστίασε είτε πιο µπροστά (front focus) είτε πιο πίσω (back focus). Μερικοί µπερδεύονται και νοµίζουν ότι ο φακός έχει πρόβληµα. Στην πραγµατικότητα είµαστε αντιµέτωποι µε πρόβληµα ρύθµισης της µηχανής. Σε ορισµένες περιπτώσεις για να ρυθµιστεί σωστά η µηχανή πρέπει να πάει στο service. Ευτυχώς αρκετά σύγχρονα µοντέλα υποστηρίζουν µικροµετρικές ρυθµίσεις (AF Fine Adjustment) που αποθηκεύουν ξεχωριστά για φακό ανάλογα µε τον τύπο. Εργαλεία που χρησιµοποιούνται συνήθως για αυτή τη δουλειά είναι το Datacolor Spyder Lenscal and το Lens Align MkII ή κάποιες αντίστοιχες ιδιοκατασκευές από το internet

Front focus.
Aπόκλιση που πρέπει να διορθωθεί