Mengapa sensor utama tidak digunakan sebagai pengganti sensor AF terpisah untuk memfokuskan DSLR?

9

Dari jawaban ini saya mengerti bahwa cermin refleks DSLR sebenarnya tidak memantulkan semua cahaya, tetapi melewati sejumlah tertentu ke sensor AF.

Jadi jika cermin refleks dapat melewati cahaya, mengapa tidak menggunakan sensor utama (yang tepat di belakang cermin) untuk fokus?

Catatan :
Dalam komentar di bawah, jawaban terkait ini mencatat bahwa sensor AF memerlukan lensa untuk memfokuskan sinar pada lokasi sensor yang sesuai karena lebih kecil dari sensor utama (huruf miring adalah asumsi saya sendiri). Jika sensor utama akan digunakan, apakah lensa tambahan ini masih diperlukan?

dslr autofocus sensor camera-design Saaru Lindestøkke
sumber
Saat dalam mode Live View, DSLR menggunakan sensor utama untuk fokus. Ini umumnya proses yang sangat lambat.
James Snell
1
Saya sadar akan hal itu, tetapi saya merujuk ke AF deteksi fase cepat, yang biasanya menggunakan sensor terpisah. Mungkin saya harus membuatnya lebih jelas dalam judul.
Saaru Lindestøkke
1
Anehnya, saya baru saja menggunakannya dan Sony A99 memiliki sensor pendeteksi dua fase dan satu adalah bagian dari susunan sensor utama. Saya tidak melihat detail mengapa, tetapi mungkin memberi Anda titik awal.
James Snell
Sebenarnya, Sony A99 tidak memiliki "Reflex" yang akan membuatnya menjadi DLS R , karena ini adalah desain SLT. Alasannya memiliki dua sistem pendeteksi fase: 1) Sensor independen lebih cepat dan dapat terus menerus fokus saat merekam video 2) Sensor AF yang tergabung dalam sensor pencitraan menyediakan cakupan untuk target yang bergerak ketika mereka berada di antara titik fokus pada fokus independen. Himpunan. Meski begitu, review DP dan sebagian besar lainnya mengatakan Sony tidak bisa mengimbangi tingkat penjaga 5DIII untuk aksi menembak / olahraga, apalagi D4 atau 1D X.
Michael C

Jawaban:

16

Deteksi fase berfungsi otomatis dengan mengukur perpindahan horizontal antara pola kecerahan yang diproyeksikan ke sensor AF. Untuk mengukur perpindahan, pasangan array 1 dimensi dari piksel monokrom digunakan. Beginilah tampilan sensor AF pada Canon 5D mkIII:

Anda dapat melihat banyak garis piksel berbeda yang digunakan oleh berbagai titik AF yang dapat dipilih pengguna. Pada prinsipnya Anda dapat menggunakan garis piksel pada sensor gambar utama untuk melakukan pekerjaan yang persis sama.

Pendekatan ini memiliki beberapa keunggulan:

  • Anda tidak mengalami masalah jika sensor gambar utama dan sensor AF tidak selaras, karena semuanya satu dan sama.

  • Anda menghindari kompleksitas cermin sekunder dan biaya chip AF itu sendiri.

Ada kelemahan menggunakan sensor utama.

Dalam komentar di bawah, jawaban terkait ini mencatat bahwa sensor AF memerlukan lensa untuk memfokuskan sinar pada lokasi sensor yang sesuai karena lebih kecil dari sensor utama (huruf miring adalah asumsi saya sendiri)

Asumsi Anda kurang tepat. Ini tidak ada hubungannya dengan memiliki sensor AF yang lebih kecil, "lensa" AF sebenarnya adalah satu lensa dengan profil berbentuk 'B' yang bergelombang. Lensa ini memfokuskan cahaya yang datang dari kedua sisi lensa ke berbagai bagian sensor AF.

Anda masih memerlukan semacam lensa untuk melakukan pekerjaan ini ketika menggunakan sensor gambar utama, dan itu harus berayun ketika mengambil foto bersama dengan cermin refleks, yang membutuhkan pengaturan mekanis yang rumit di dalam kamera. Ini adalah kelemahan utama dengan pendekatan ini, meskipun ada kendala lain:

  • Piksel sensor gambar berada di belakang array filter warna yang mengurangi jumlah cahaya yang mencapai mereka hingga dua pertiga. Ini berpotensi mengurangi kinerja dalam cahaya rendah namun itu akan memungkinkan Anda untuk melakukan pencocokan pengukuran fase dalam warna untuk hasil palsu yang lebih sedikit (Anda cenderung untuk salah satu detail dari latar depan dengan sepotong detail dari latar belakang misalnya Warna juga dapat digunakan untuk membantu pelacakan).

  • Ukuran, jarak dan sensitivitas piksel akan berbeda antara kedua sensor, jadi melakukan keduanya dengan satu sensor berarti kompromi harus dilakukan.

  • Sensor utama harus dihidupkan untuk periode yang lebih lama, menyebabkan lebih banyak energi mengalir dari baterai. Seperti yang ditunjukkan Stan, rana juga harus terbuka selama AF sehingga menutupnya sebelum membuat pencahayaan akan menyebabkan penundaan.

  • Akhirnya fase mendeteksi AF pra-tanggal sensor gambar digital sehingga semua teknologi dan alat untuk melakukan AF menggunakan sensor terpisah sudah ada dan dikembangkan dengan baik.

Namun produsen telah mengembangkan metode yang sedikit berbeda untuk mendeteksi fase AF yang memang menggunakan sensor utama. Ini dikembangkan untuk kamera tanpa cermin yang tidak memiliki opsi sensor AF khusus dan yang secara tradisional mengandalkan metode deteksi kontras yang lebih lambat menggunakan sensor utama.

Alih-alih sepasang lensa AF di jalur cahaya untuk mengarahkan cahaya dari kedua sisi lensa ke bagian yang berbeda dari sensor AF, pasangan microlenses reguler dengan bagian alternatif yang dihitamkan dapat digunakan untuk mendapatkan efek yang sama (piksel dengan bagian kiri). setengah kosong sebagian besar akan menerima cahaya dari sisi kanan lensa dan sebaliknya).

Ini memungkinkan pendekatan AF hibrid menggunakan kombinasi fase (untuk mendekati fokus yang tepat) dan deteksi kontras (untuk memperbaiki hasil).

Matt Grum
sumber
jawaban yang sangat bagus!
Michael Nielsen
Tidak sepenuhnya yakin tapi saya percaya masking yang dilakukan pada level pixel merepotkan dan itulah sebabnya ada masalah presisi dengan sensor-fase-deteksi seperti itu. Dengan sensor Deteksi Fase standar, Anda dapat mengukur perbedaan fase dengan delta yang lebih besar. Ini mungkin mengapa beberapa sensor sensitif hingga nilai aperture maksimum yang berbeda.
Itai
Jawaban yang bagus Hanya untuk memastikan, lensa berbentuk B ada di sana untuk "membagi" gambar menjadi dua sehingga dua fase dapat dianalisis, bukan? (seperti yang dijelaskan dalam jawaban ini )
Saaru Lindestøkke
Saya pikir keuntungan lain, terutama secara historis (dengan desain modern yang mendukung video HD ini kurang merupakan faktor), adalah bahwa beberapa lusin piksel pada sensor AF dapat dibaca jauh lebih cepat daripada jutaan pada sensor primer yang memungkinkan putaran umpan balik yang lebih cepat .
Dan Is Fiddling Oleh Firelight
1
Ada juga masalah kecil dari rana untuk ditangani di mekanik. Menggunakan sensor gambar untuk fokus sambil mengandalkan rana pesawat fokus mekanik untuk durasi eksposur berarti bahwa rana harus ditutup / dikokang antara mendapatkan fokus dan memulai perekaman gambar (seperti yang dilakukan sebagian besar DSLR dalam tampilan langsung). Itu berarti dua-fer pada aktuasi rana bahkan ketika Anda dapat menutupi waktu yang diambil di belakang ayunan cermin refleks, yang berarti memperlambat rana atau kehilangan keandalan.
2

Kecepatan

Kecepatan mungkin merupakan alasan utama mengapa sensor pencitraan tidak digunakan untuk pemfokusan di sebagian besar DSLR. AF dikembangkan menjelang akhir era film, jadi menggunakan "sensor" (film) untuk fokus bukanlah pilihan. Sebagian besar sistem deteksi fase AF adalah "loop terbuka" yang dibangun untuk kecepatan lebih dari akurasi. Hanya baru-baru ini pembuat kamera utama mulai merancang sistem lensa / tubuh yang memanfaatkan komunikasi "loop tertutup" antara tubuh dan lensa selama AF deteksi fase. Ini telah memungkinkan sistem deteksi fase untuk mendekati, dan dalam beberapa kasus sama, keakuratan deteksi kontras AF. Meskipun AF deteksi kontras menggunakan sensor utama meningkat dalam kecepatan, karena ini adalah proses multistage yang memerlukan beberapa siklus "bergerak dan ukur" itu masih lebih lambat tetapi biasanya juga lebih akurat.

Meskipun mungkin ada pengecualian langka, semua DSLR saya sadar masih menggunakan penutup mekanis. Ini berarti bahwa sensor gambar utama tertutup selama fokus dan pengukuran. Ada beberapa model tanpa cermin yang hanya memiliki penutup tirai kedua, tetapi secara teknis mereka bukan DSLR.

Untuk menggunakan sensor utama untuk deteksi fase, AF memerlukan rana untuk terbuka agar fokus, tirai pertama kemudian akan ditutup sebelum dibuka lagi untuk mengekspos gambar setelah tirai kedua akan ditutup. Bahkan ketika memotret 8+ bingkai per detik, fokus DSLR paling canggih di antara setiap pemotretan (jika diinstruksikan oleh pengaturan yang telah dipilih pengguna). Saat ini DSLR mengatur ulang kedua gorden pada saat bersamaan sementara siklus cermin dan AF fokus. Untuk menggunakan sensor gambar untuk fokus, tirai pertama harus tetap terbuka sampai cermin jatuh kembali dan kamera mencapai kunci fokus, maka sisa kamera harus menunggu tirai pertama ditutup dan energi diserap oleh sensor selama fokus dibersihkan sebelum tirai pertama bisa dibuka kembali untuk mulai mengekspos gambar. Ini akan memperlambat keseluruhan proses ketika seluruh titik deteksi fase AF adalah kecepatan. Deteksi kontras AF yang digunakan selama Live View yang memang menggunakan sensor pencitraan utama untuk fokus, di sisi lain, umumnya lebih akurat tetapi lebih lambat.

Michael C
sumber
1

Sensor utama pada DSLR memiliki satu fungsi dan satu fungsi saja, dan itu untuk merekam gambar dan melakukannya dengan sangat baik.
Mengompromikan hal itu dengan membangun elektronik tambahan akan menurunkan kualitas dan kinerja, jadi mengapa melakukannya ketika ada sensor khusus yang sangat baik tersedia?
Juga, DSLR berevolusi dari film SLR di mana tentu saja tidak ada gadget elektronik yang dibangun ke dalam film yang dapat diputarbalikkan untuk tujuan tersebut.

jwenting
sumber
1

Perangkat khusus bekerja lebih baik dan lebih efisien pada apa yang mereka lakukan.

Sensor autofokus yang digunakan dalam DSLR sangat disesuaikan untuk melakukan autofokus dengan cepat dan turun ke tingkat cahaya yang sangat rendah.

Jika Anda menggunakan sensor utama untuk melakukan fokus otomatis, Anda akan memiliki dua opsi:

  • Menerapkan Contrast-Detect Autofocus yang merupakan power-drain yang sangat besar tetapi sebenarnya lebih tepat daripada Phase-Detect. Namun, Contrast-Detect membutuhkan gerakan bolak-balik dari elemen fokus dalam langkah-langkah yang sangat halus yang tidak optimal untuk lensa DSLR modern.
  • Laksanakan Phase-Detect on-sensor yang dimungkinkan tetapi jauh kurang tepat daripada menggunakan sensor khusus karena bagian pencitraan sensor membatasi apa yang dapat Anda lakukan.

Kenyataannya adalah bahwa cermin hanya menembus cahaya di beberapa area dan sebagian besar sepenuhnya reflektif yang memberi Anda tampilan yang cerah.

Sony memiliki kamera SLT yang memiliki cermin semi-reflektif (30% / 70%) yang merupakan solusi mereka untuk menyediakan Live-View dan Phase-Detect Autofocus secara bersamaan. Ini memungkinkan mereka menggunakan sensor Deteksi Fase khusus untuk membuat kecepatan Autofokus dan menghindari gerakan bolak-balik lensa yang buruk untuk video. Sensor memang kehilangan beberapa cahaya untuk mencapainya sehingga harus lebih sensitif untuk menghasilkan ISO efektif yang sama yang merupakan kerugian ketika datang ke kualitas gambar. Cahaya yang dipantulkan ke atas terlalu redup untuk membuat jendela bidik optik yang bagus, sehingga harus pas dengan EVF.

Itai
sumber
0

Sederhananya, alasan yang sama Anda tidak mengendarai semi-truk untuk bekerja di pagi hari (kecuali jika Anda seorang pengemudi truk). Sensor AF dapat melakukan pekerjaannya dengan lebih baik bila tidak harus bersaing dengan sensor gambar untuk area permukaan. Sensor di alam berbeda dan sementara ada beberapa desain yang menggabungkan sensor AF ke sensor pencitraan, itu berarti bahwa area sensor pencitraan tidak menangkap cahaya yang terlihat mengenai area tersebut sebaik mungkin.

Ada sensor hybrid yang dapat melakukan AF dan penginderaan cahaya untuk gambar, tetapi mereka cenderung tidak melakukan pekerjaan serta sensor khusus untuk keduanya. Mungkin tidak banyak, tetapi cukup jika Anda mencoba untuk mendapatkan AF terbaik dan kinerja gambar terbaik yang Anda bisa, sensor terpisah masih melakukan pekerjaan yang lebih baik.

AJ Henderson
sumber
1
Saya tidak melihat mengapa sensor AF harus bersaing dengan sensor gambar untuk area ketika photosites yang sama persis dapat digunakan untuk kedua tujuan. Fase mendeteksi piksel AF pada sensor utama (seperti yang digunakan oleh beberapa kamera tanpa cermin) menangkap cahaya tampak saat mengambil foto dan berkontribusi pada gambar. Berkurangnya sensitivitas piksel ini tidak terlihat karena jumlah piksel AF beberapa ribu dibandingkan dengan puluhan juta piksel biasa.
Matt Grum
1
@ MicGrum - Saya tidak pernah mengatakan itu adalah kemunduran besar, hanya kemunduran. Ketika tujuan Anda adalah untuk mengambil gambar terbaik mutlak, tidak harus membuat kompromi yang memberikan kualitas yang sedikit lebih baik. Seperti yang saya pahami, piksel hibrida juga tidak berfungsi sebaik AF khusus. Mereka mendongkrak semua perdagangan, tetapi merupakan trade off.
AJ Henderson
Anda berkata "area sensor pencitraan tidak menangkap cahaya tampak yang mengenai area itu" yang tidak benar, piksel tersebut memang menerima cahaya, mengkonversinya untuk mengisi daya dan berkontribusi pada gambar. Ini hanya 0,1% piksel, jadi saya akan kagum jika Anda bisa melihat perbedaannya. Ya mereka tidak sebagus AF, tetapi Anda tidak memiliki opsi sensor AF khusus di kamera tanpa cermin sehingga lebih baik daripada tidak sama sekali. Saya akan lebih cenderung membeli mirrorless yang memiliki PDAF pada sensor daripada yang tidak.
Matt Grum
@MattGrum - yeah. Saya akui bahwa saya tidak tahu bahwa piksel hibrida menangkap informasi yang bermanfaat. Saya berasumsi penyaringan warna adalah mengapa mereka berakhir dengan efektivitas berkurang atau apakah ada masalah lain dengan itu? Apakah pemahaman saya benar bahwa sensor PD khusus tidak menangkap informasi yang berguna karena saya menduga itu tidak memiliki penyaringan warna yang diperlukan untuk hal lain selain pengukuran?
AJ Henderson
0

Salah satu alasan yang mungkin tidak ada hubungannya dengan fokus otomatis adalah bahwa sensor gambar harus dibersihkan dari semua muatan sebelum gambar diambil. Menggunakan sensor gambar utama untuk AF / komposisi, seperti yang dilakukan dengan semua kamera liveview (sebagian besar mirrorless), memang mengharuskan sensor dimatikan dan dibersihkan dari biaya sebelum gambar diambil, jika tidak, Anda akan memiliki beberapa hantu gambar liveview pada gambar yang diambil.

Ini adalah salah satu alasan untuk shutter shutter pada kamera liveview only. dSLR tidak bergantung pada liveview.

Dan tidak, jika Anda menggunakan sensor utama untuk AF, maka Anda tidak perlu memiliki lightpath / lensa terpisah untuk array AF yang terpisah. Kamera mirrorless jauh lebih sederhana daripada dSLR karena tidak ada unit mirrorbox dan tidak perlu AF terpisah dan susunan sensor eksposur dan lampu jalan.

Dalam posting blog "Demise of the dSLR" , Ming Thein memperkirakan dari pengalaman pribadinya tentang pembongkaran, bahwa kamera mirrorless memiliki bagian 60-70% lebih sedikit daripada dSLR.

inkista
sumber