Automaattitarkennus

Vaihetarkennus

Kussakin kuvassa punainen ympyrä esittää tarkennettavaa kohdetta, ja punainen ja vihreä viiva esittävät objektiivin vastakkaisten reunojen läpi kulkevia valonsäitetä, ja keltainen nelikulmio esittää vaihetarkentajan antureita, ja kaavio esittää anturin havaitsemia valon voimakkuuseroja.

Kuvat 1-4 esittävät tilanteita, joissa objektiivi on tarkennettu (1) liian lähelle, (2) oikein, (3) liian kauas, ja (4) aivan liian kauas. Profiilien välisestä vaihe-erosta voidaan määrittää, mihin suuntaan ja kuinka kauas objektiivin tarkennusta tulee siirtää.

Vaihetarkennuksessa objektiiviin tuleva kuva hajotetaan kahdeksi kuvaksi, joita verrataan keskenään. Yksisilmäisissä peiliheijastuskameroissa käytetään TTL-mittausta (Through the Lens), jossa kuvan jokin osa välitetään objektiivin vastakkaisilta reunoilta kahdelle tarkennusanturirivistölle. Tarkentaminen perustuu siihen, että sama intensiteettikuvio tunnistetaan kummaltakin rivistöltä, ja niiden sijainnista voidaan laskea arvio kohteen etäisyydelle. Tämä etäisyys kertoo sen, mihin suuntaan ja kuinka kauas objektiivin tarkennuselementtejä tulee siirtää.[1]

Eri kameravalmistajien vaihetarkennusmenetelmät vaihtelevat yksityiskohtien suhteen. Useissa ammattikäyttöön tarkoitetuissa järjestelmäkameroissa käytetään anturirivistön sijaan kaksiulotteista anturimatriisia, jolla voidaan tarkennusta analysoida paremmin.

Vaihetarkennuksen haitta (esimerkiksi kontrastitarkennukseen nähden) on se, että luotettavan automaattitarkennuksen saamiseksi kameran objektiivit tulee kalibroida kameran tarkennusantureille. Tarkennusanturit yksinään eivät pysty takaamaan sitä, että kameran kennolle tuleva on tarkka. Tätä kalibrointimahdollisuutta ei ole käytettävissä edullisimmissa harrastuskäyttöön tarkoitetuissa kameroissa, mutta sitä käytetään yleisesti ammattikäyttöön tarkoitetuissa kameroissa. Peilittömissä järjestelmäkamaroitta tätä haittaa ei ole koska erillisten tarkennusanturien sijasta käytetään vaihetarkennukselle uhrattuja pikseleitä itse kameran kennolla.

Kontrastitarkennusta käytetään useissa videokameroissa, kompaktikameroissa, ja melkein kaikissa peilittömissä järjestelmäkameroissa. Tässä menetelmässä käytetään vain kameran kuvan tuottavaa kennoa. Kennon tuottama kuvan osa on tarkka, jos lähekkäiset pikselit ovat valoisuudeltaan (ja väriltään) toisistaan selvästi poikkeavat. Jos kuvan osassa ei ole tällaisia kontrastikkaita alueita, kuva on epätarkka. Tarkennus saavutetaan siirtämällä objektiivin tarkennuselementtejä edestakaisin, kunnes kuvan haluttu alue saadaan tarkaksi. Koska lähtötilanteessa pystytään vain toteamaan, että kuva on epätarkka, ei tarkennuselementtien siirtosuuntaa pystytä yksikäsitteisesti päättelemään, siksi siirtoja saatetaan joutua tekemään lähtötilanteeseen nähden sekä lähemmäs että kauemmas. Tämän vuoksi kontrastitarkennus on yleensä vaihetarkennusta hitaampi. Vaihetarkennukseen nähden kontrastitarkennuksen etuihin lukeutuu se, että tarkennusjärjestelmää ei tarvitse erikseen kalibroida, ja sen toteuttaminen on yksinkertaisempaa ja halvempaa, koska erillisia tarkennusantureita ei tarvita. Kontrastitarkennuksen haitta on hitaus, minkä vuoksi tarkentaminen esimerkiksi liikkuviin kohteisiin ei välttämättä onnistu.

Kontrastitarkennus ja vaihetarkennus asettavat erilaiset vaatimukset automaattitarkenteisille objektiiveille. Vaihetarkennusta varten tarkennuselementtejä halutaan siirtää annettu etäisyys tiettyyn suuntaan hyvin nopeasti. Kontrastitarkennusta varten puolestaan halutaan objektiivia tarkentaa eri etäisyyksille, ja kun tietty etäisyyshaarukka on käyty läpi, halutaan palata tarkasti tiettyyn aikaisempaan tarkennuskohtaan. Tämän vuoksi esimerkiksi vaihetarkennusta varten suunnitellut objektiivit toimivat tavallisesti huonosti kontrastitarkennusta käyttävien kameroidan kanssa.

Kontrasti- ja vaihetarkennus voidaan yhdistää samaan kameraan. Tällainen kamera on esimerkiksi yleensä kontrastitarkennukseen nojautuvan Micro Four Thirds-järjestelmän Olympus OM-D E-M1, joka pystyy käyttämään Micro Four Thirds -objektiivien lisäksi myös vanhempia Four Thirds-järjestelmän objektiiveja, jotka oli suunniteltu vaihetarkennusta varten. E-M1:n kennoon on upotettu vaihetarkennusta tukevia anturielementtejä.

Panasonicin uusimmat kamerat toteuttavat Depth from Defocus (DFD) -menetelmän, joka perustuu kontrastitarkennusta varten perättäisten kuvien epätarkkuuden analysointiin siten, että tarkennuksen suunta ja etäisyys pystytään arvioimaan vaihetarkennuksen tapaan.

• 
  Infrapunavaloa käyttävä aktiivinen automaattitarkennusjärjestelmä - Canon AF35M (1979)
• 
  Objektiivinen integroitu aktiivinen automaattitarkennusjärjestelmä Pentax ME-F (1981)
• 
  Moderni automaattitarkenteinen järjestelmäkamera