78 Â

WIAT

N

AUKI

Paêdziernik 2000

W

aparatach fotograficznych wysokiej jakoÊci
ostroÊç zdj´cia nastawiana jest zazwyczaj
automatycznie za pomocà tzw. detekcji fa-
zowej. W lustrzankach jednoobiektywo-

wych (SLR – single-lens reflex) Êwiat∏o z fotografowanej
sceny po przejÊciu przez obiektyw pada na cz´Êciowo prze-
puszczalne, ruchome lustro umieszczone pod kàtem 45°
w korpusie aparatu. (Aby obraz zosta∏ naÊwietlony na fil-
mie, w momencie wyzwolenia migawki lustro unosi si´
do góry.) Wi´kszoÊç Êwiat∏a zostaje odbita w gór´ i po wie-
lokrotnym odbiciu od Êcianek pryzmatu pentagonalnego
trafia do celownika aparatu – fotografujàcy widzi w wi-
zjerze naturalny, nie odwrócony obraz kadru, dok∏adnie ta-
ki, jaki pojawi si´ na naÊwietlonej klatce filmu.

Cz´Êç Êwiat∏a przepuszczana jest przez lustro g∏ówne i od-

bijana przez lustro dodatkowe w dó∏ do czujników syste-
mów ustawiania ostroÊci i ekspozycji kadru. Po przejÊciu
przez szereg soczewek i filtrów promienie Êwietlne padajà na
zestaw przyrzàdów (elementów) o sprz´˝eniu ∏adunkowym
(CCD – charge-coupled device), zawierajàcych czujniki Êwia-
t∏a. Odleg∏oÊç pomi´dzy oÊwietlonymi czujnikami – okre-
Êlana na podstawie wytwarzanych przez nie impulsów elek-
trycznych – jest wielkoÊcià monitorowanà przez system
automatycznej regulacji ostroÊci (AF – autofocus) i wyko-
rzystywanà przez uk∏ad elektroniczny do sterowania silni-
kiem obracajàcym pierÊcieƒ regulacji ostroÊci, który zmie-
nia po∏o˝enie soczewek obiektywu. Gdy odleg∏oÊç ta osiàgnie
zaprogramowanà wartoÊç, czyli zdj´cie b´dzie mia∏o w∏a-
Êciwà ostroÊç, silnik zostaje zatrzymany i w wizjerze wy-
Êwietlana jest odpowiednia informacja (zwykle Êwiecàca
dioda).

Podstawowy schemat systemu automatycznego usta-

wiania ostroÊci za pomocà detekcji fazowej opatentowa∏a
w USA w latach siedemdziesiàtych firma Honeywell. Wy-
korzystany on zosta∏ po raz pierwszy w aparacie kompak-
towym Konica C35 AF, który sta∏ si´ wówczas krótkotrwa-
∏ym przebojem. W porównaniu z dzisiejszymi systemami
AF ustawianie ostroÊci by∏o powolne i cz´sto zawodzi∏o
przy s∏abym oÊwietleniu lub ma∏ym kontraÊcie fotografo-
wanego obiektu. W po∏owie lat osiemdziesiàtych, po 15
latach badaƒ i doÊwiadczeƒ, producenci japoƒscy zacz´li
wprowadzaç na rynki Êwiatowe aparaty fotograficzne
z udoskonalonymi systemami AF. Firma Honeywell po-
da∏a spraw´ do sàdu i za˝àda∏a odszkodowaƒ za bezpraw-
ne wykorzystywanie patentu – wygra∏a i na poczàtku lat
dziewi´çdziesiàtych otrzyma∏a setki milionów dolarów
od japoƒskich producentów aparatów fotograficznych.

Niezbyt efektywne dzia∏anie pierwszych systemów AF

odstrasza∏o zawodowych fotografów i nie u˝ywali aparatów
tego typu. Jednak˝e ogromna poprawa szybkoÊci i nieza-
wodnoÊci automatyki oraz doprowadzenie do perfekcji tych
skomputeryzowanych aparatów [patrz: Lustrzanki ma∏o-
obrazkowe; Foto, nr specjalny II/98] sk∏oni∏o do korzystania
z nich nawet najbardziej wymagajàcych fotografów. Auto-
matyczne ustawianie ostroÊci to typowa funkcja obecnych
aparatów ma∏oobrazkowych, zarówno niezbyt drogich kom-
paktów, jak i wyrafinowanych lustrzanek, których cena
przekracza kilka Êrednich polskich pensji.

Glenn Zorpette, dziennikarz Scientific American

F O T O G R A F I A

_

N A S T A W I A N I E O S T R O Â C I

Zawsze ostre zdj´cia

LUSTRZANKI

jednoobiektywowe wysokiej klasy majà bardzo

rozbudowane uk∏ady automatyki. Wi´kszoÊç z nich mo˝e mierzyç
przez obiektyw (TTL – through-the-lens) oÊwietlenie fotografo-
wanej sceny na jej wybranym fragmencie (nawet kilku procen-
tach kadru) – czy te˝ w wielu (a˝ do 16) punktach. Pomiar oÊwie-
tlenia i ustawianie ostroÊci w wybranym miejscu sà zwykle ze
sobà sprz´gni´te. Zaawansowane oprogramowanie aparatu po-
zwala wy∏owiç z otoczenia g∏ówny obiekt zdj´cia, nawet jeÊli
znajduje si´ on poza centrum kadru i dokonaç w tym miejscu
pomiarów. Przyrzàdów CCD jest zwykle kilka (do rekordowej
liczby 45), zaÊ w najbardziej zaawansowanej lustrzance wybór
fragmentu kadru odbywa si´ za pomocà ruchów ga∏ki ocznej fo-
tografujàcego – migajàca dioda w wizjerze wskazuje, które po-
le zosta∏o wybrane. Algorytm automatycznie dobierajàcy eks-
pozycj´ opracowywany jest na podstawie analizy bardzo wielu
(nawet 30 tys.) ró˝nych sytuacji zdj´ciowych.

MODU¸ AF

zawiera zwykle kilka tzw.

czujników krzy˝owych CCD – do ka˝-
dego z nich promienie Êwietlne do-
prowadzane sà oddzielnà soczewkà
wybierajàcà. Pozwala to systemowi
AF nastawiç ostroÊç na okreÊlony
fragment kadru, na przyk∏ad prawy,
lewy czy Êrodkowy. Soczewka wy-
bierajàca dzieli wiàzk´ Êwiat∏a docie-
rajàcà z fotografowanego obiektu na
cztery promienie – ka˝dy z nich pada
na inne rami´ krzy˝a i znajdujàce si´
na nim czujniki.

SPUST

MIGAWKI

PRYZMAT

PENTAGONALNY

CZUJNIKI

CZUJNIK

CENTRALNY

SOCZEWKA

WYBIERAJÑCA

CZUJNIK

CCD

PRZES¸ONA

CELOWNIK

Nauka w zapr

z´gu

Â

WIAT

N

AUKI

Paêdziernik 2000 79

SCHEMAT OPTYCZNY

ilustruje sposób okreÊlania przez apa-

rat, gdzie znajduje si´ p∏aszczyzna ogniskowa (nastawienia
ostroÊci). Soczewka wybierajàca tworzy dwa identyczne punk-
towe obrazy – ka˝dy z nich pada na czujniki umieszczone na
jednym z ramion tworzàcych lini´ prostà krzy˝a przyrzàdu
CCD. Gdy te punkty Êwietlne odleg∏e sà o okreÊlonà wcze-
Êniej wartoÊç, nastawienie ostroÊci jest prawid∏owe. Gdy od-
leg∏oÊç jest zbyt ma∏a, p∏aszczyzna ogniskowa znajduje si´
przed obiektem, jeÊli zbyt du˝a – za obiektem.

C Z Y W I E S Z , ˚ E . . .

•

W pierwszych lustrzankach SLR silnik obracajàcy pierÊcieƒ nastawiania

ostroÊci umieszczany by∏ w obiektywie. Z czasem prawie wszyscy produ-
cenci przenieÊli go do korpusu aparatu. Wyjàtkiem jest firma Canon –
ka˝dy obiektyw AF ma wbudowany silnik. W pierwszym rozwiàzaniu
udoskonalaç mo˝na korpusy aparatów i u˝ywaç istniejàcych ju˝, cz´sto
bardzo drogich, obiektywów AF. W drugim – silnik mo˝e byç optymali-
zowany do pracy w konkretnym obiektywie, którego masa i wielkoÊç za-
le˝à bardzo od ogniskowej. System Canona odznacza si´ du˝à szybkoÊcià,
cichà pracà i precyzjà.

•

Oryginalne rozwiàzanie automatycznego nastawiania ostroÊci stosuje

Contax, która s∏ynie, podobnie jak Leica, z obiektywów wzorcowej ja-
koÊci. W jej systemie AF nastawianie ostroÊci odbywa si´ poprzez prze-
suw (w ty∏ lub w przód) p∏aszczyzny filmu, a nie elementów optycz-
nych w obiektywie. Do korpusu mo˝na wi´c do∏àczaç wszystkie
dotychczasowe obiektywy i korzystaç z systemu AF.

•

Lustrzanki wysokiej klasy mogà automatycznie ustawiaç ostroÊç w sposób

ciàg∏y, co umo˝liwia robienie ostrych zdj´ç obiektów poruszajàcych si´
w kierunku do i od aparatu. Gdy spust migawki zostaje wciÊni´ty do po-
∏owy, system AF ustawia p∏aszczyzn´ ogniskowà na poruszajàcym si´
obiekcie i zaczyna go Êledziç. WciÊni´cie spustu do koƒca nie przerywa
zmian regulacji ostroÊci, które odbywajà si´ teraz zgodnie z przewidywa-
niami automatyki aparatu – w chwili otwarcia migawki (opóênienie mo-
˝e dochodziç do 0.25 s) obiekt znajdzie si´ w p∏aszczyênie ogniskowej.

•

Najlepsze nowoczesne systemy AF radzà sobie nawet przy oÊwietleniu

EV (exposure value) równym –1, czyli tak s∏abym, ˝e przy filmie o czu-
∏oÊci 100 ASA (21° DIN) i przes∏onie 1.4 czas naÊwietlania si´ga 4 s.
Pierwsze systemy AF nie dzia∏a∏y przy oÊwietleniu s∏abszym od EV
równego 4, co przy takim samym filmie i przes∏onie odpowiada mi-
gawce 1/8 s. Przy bardzo s∏abym oÊwietleniu lub ma∏o kontrastowym
obiekcie bierny system AF z detekcjà fazowà emituje z lampy b∏yskowej
czerwone Êwiat∏o wspomagajàce, najcz´Êciej ze „wzorkiem” generujà-
cym kontrast umo˝liwiajàcy pomiar.

ILUSTRACJE: GEORGE RETSECK

LUSTRO

G¸ÓWNE

LUSTRO

DODATKOWE

MIGAWKA

LUSTRO

CZUJNIK

PRAWY

CZUJNIK

LEWY

P¸ASZCZYZNA OGNISKOWA
PRZED OBIEKTEM

P¸ASZCZYZNA OGNISKOWA
ZA OBIEKTEM

SOCZEWKA

OBIEKTYWU

SOCZEWKA

WYBIERAJÑCA

UK¸AD

CZUJNIKÓW CCD

ODLEG¸OÂå

ODPOWIADAJÑCA

OSTROÂCI OBIEKTU

CZUJNIK

OSTROÂå NASTAWIONA
NA OBIEKT

Nauka w zapr

z´gu