1. Trys pagrindiniai automatinio fokusavimo elementai

Skirtingai nuo rankinio fokusavimo, šiuolaikinis automatinis fokusavimas nėra pagrįstas viena technologija. Vietoj to, tai yra trijų sistemų, veikiančių kartu, rezultatas:

Optiniai principainustatyti, kaip šviesa fokusuojama į vaizdo jutiklį.

Mechaninės pavarosfiziškai perkelkite objektyvą į tinkamą padėtį.

Automatinio fokusavimo algoritmaianalizuoti vaizdo duomenis ir nuspręsti, kaip turi judėti objektyvas.

Tik tada, kai šie trys komponentai veikia kartu, fotoaparatas gali pasiekti greitą ir tikslų automatinį fokusavimą.

2. Optinis principas: kodėl objektyvo judėjimas keičia židinį

Automatinio fokusavimo pagrindas yra optinis vaizdas.

Kameros objektyvas sulenkia gaunamą šviesą ir nukreipia ją į vaizdo jutiklį. Kai objektas artėja ar tolsta, židinio plokštuma pasislenka. Jei jutiklis nebėra toje židinio plokštumoje, vaizdas tampa neryškus.

Automatinis fokusavimas atkuria vaizdo ryškumą judindamas objektyvą, kol židinio plokštuma vėl tiksliai susilygiu su jutikliu.

Pagalvokite apie tai kaip padidinamąjį stiklą ant popieriaus lapo. Judinant objektyvą šiek tiek pasikeičia šviesos susiliejimo vieta, todėl vaizdas vėl tampa ryškus.

Pagrindiniai komponentai

Optinis objektyvas

Vaizdo jutiklis

Židinio plokštuma

Įprasta darbo eiga

Įvertinkite objekto atstumą.

Apskaičiuokite reikiamą židinio padėtį.

Perkelkite objektyvą.

Patikrinkite vaizdo ryškumą.

3. Fokusavimo įtaisai: kaip objektyvas iš tikrųjų juda

Žinojimas, kur sutelkti dėmesį, yra tik pusė proceso. Objektyvas taip pat turi būti fiziškai judinamas itin tiksliai.

Šiuolaikiniuose kamerų moduliuose paprastai naudojamos miniatiūrinės pavaros, tokios kaip:

Balso ritės variklis (VCM)

Žingsninis variklis

Pjezoelektrinė pavara (specializuotose sistemose)

Tarp jų,VCMyra plačiausiai naudojamas sprendimas išmaniesiems telefonams ir kompaktinių fotoaparatų moduliams.

VCM gali pastumti objektyvą tik keliais šimtais mikrometrų, išlaikant puikų padėties nustatymo tikslumą, todėl užtikrina sklandų ir greitą automatinį fokusavimą.

Tipiškas automatinio fokusavimo procesas

Gaukite automatinio fokusavimo komandą.

Vairuokite pavarą.

Perkelkite objektyvą.

Patikrinkite vaizdo ryškumą.

Sustabdykite, kai pasieksite optimalų fokusavimą.

4. Automatinio fokusavimo algoritmai: smegenys už sistemos

Pavara judina objektyvą, bet neapsisprendžiakurjudėti.

Ši užduotis priklauso automatinio fokusavimo algoritmui.

Vaizdo jutiklis nuolat fiksuoja peržiūros kadrus, o vaizdo procesorius įvertina vaizdo ryškumą ir apskaičiuoja optimalią objektyvo padėtį.

Šiuolaikiniai fotoaparato moduliai dažniausiai naudoja kelis automatinio fokusavimo būdus:

Kontrasto aptikimo automatinis fokusavimas (CDAF)

Šis metodas įvertina vaizdo kontrastą.

Ryškesni vaizdai turi didesnį vietinį kontrastą, todėl procesorius gali nustatyti, ar fokusuoti reikia į priekį ar atgal.

Privalumai:

Didelis fokusavimo tikslumas

Paprastas įgyvendinimas

Apribojimai:

Lėtesnis fokusavimo greitis

Gali medžioti prieš užfiksuojant židinį

Fazės aptikimo automatinis fokusavimas (PDAF)

PDAF lygina gaunamos šviesos fazių skirtumus, kad nustatytų tiek fokusavimo kryptį, tiek reikiamą objektyvo judėjimą.

Privalumai:

Itin greitai

Puikiai tinka judantiems objektams

Įprasta išmaniuosiuose telefonuose ir skaitmeniniuose fotoaparatuose

Lazerinis automatinis fokusavimas

Kai kuriuose kameros moduliuose taip pat yra lazerinis atstumo jutiklis.

Užuot įvertinęs fokusavimą pagal vaizdo duomenis, lazeris tiesiogiai matuoja objekto atstumą, todėl automatinis fokusavimas gali reaguoti greičiau esant prastam{0}}apšvietimui.

5. Įprasta automatinio fokusavimo darbo eiga

Nors automatinio fokusavimo technologijos skiriasi, dauguma fotoaparato modulių valdo tą patį uždarojo{0} kilpos valdymo procesą.

Užfiksuokite peržiūros vaizdą.

Analizuokite vaizdo ryškumą.

Apskaičiuokite reikiamą objektyvo reguliavimą.

Vairuokite pavarą.

Užfiksuokite kitą vaizdą.

Kartokite tol, kol židinys užsifiksuos.

Šis nuolatinis grįžtamasis ryšys leidžia automatiniam fokusavimui išlikti tikslus net tada, kai objektas juda.

6. Realūs-pasaulio pavyzdžiai

Išmanieji telefonai

Šiuolaikiniai išmanieji telefonai sujungia PDAF, CDAF, AI scenos atpažinimo ir VCM pavaras, kad būtų pasiektas automatinio fokusavimo greitis, matuojamas milisekundėmis.

Pramoniniai fotoaparatai

Pramoninės regėjimo sistemos teikia pirmenybę padėties nustatymo tikslumui, o ne greičiui. Didelio-tikslumo pavaros užtikrina automatinio fokusavimo tikslumą iki mikronų lygio, todėl jos puikiai tinka PCB tikrinimui, puslaidininkių gamybai ir tikslumo matavimams.