+34 691239758
tilano@tilanotv.es

SISTEMAS DE SERVO PARA EL FOCO EN LAS CÁMARAS DE TELEVISIÓN.

11 Jun 2014

Sistemas de servo para el foco en las cámaras de televisión.

Compartir Share on Google+0Share on LinkedIn0Tweet about this on TwitterShare on Facebook0

En la segunda parte de estos dos posts, en donde se están viendo aspectos sobre los sistemas de servos que se incluyen en las cámaras de televisión, intentaré aclarar diferentes métodos de funcionamiento del servo del foco.

Por ello, antes de nada es importante definir qué consideraciones es necesario tener en cuenta para obtener un sistema de autofoco que sea eficiente. Entre otros están:

  1. La precisión del foco tiene que estar en consonancia con la resolución máxima para el sistema (en este caso) en HDTV.
  2. El sistema de corrección debe ser muy rápido.
  3. Cuando el objeto está en movimiento el enfoque debe rastrearlo incluso si se mueve a mucha velocidad.
  4. En planos de alta velocidad debe ser capaz de seguir sujetos en movimiento de forma razonable.
  5. Debe haber un sistema antioscilación.

Fundamentalmente existen dos sistemas de  detección para el ajuste del autofoco que son el basado en el sistema de detección por contraste y el sistema por  detección de fase.

Sistema por detección de contraste.

Bajo mi punto de vista lo mejor que tiene este sistema de control del autofoco es que no depende de sistemas activos dedicados a medir la distancia al objeto a enfocar. Por ello es muy utilizado tanto en cámaras de uso industrial como cámaras compactas.

Te preguntarás como hace esto la cámara ¿no? Pues bien, esto esta basado en la evidencia de que las imágenes que no están a foco tienen menos contraste que las que están a foco. Por ello, los frames captados por la cámara ( tres o cuatro) se analizan por circuitos de detección que buscan el contraste máximo del objeto enfocado hasta que se alcanza dicho punto de contraste, para después mandar la información resultante al circuito de control del AF.

Esta información que se envía es el resultado de analizar en tiempo real los datos cuando se pasa por el punto de enfoque actual y después pasar por el punto de enfoque más nítido enviando un valor ponderado. De aquí se deduce que el sistema necesita un cierto método de rebosamiento ya que el sistema necesita los datos en tiempo real para saber en todo momento en qué dirección de ben desplazarse las lentes para la realización del mejor punto de enfoque. En la siguiente imagen se ve una figura que puede aclarar un poco lo que se ha comentado:

 autofo_detec_fase

                                                  Figura@tilanotv.es

Aquí podemos apreciar que la imagen que se crea en el plano principal previamente ha sido desviada mediante un espejo situado detrás del iris hacia el grupo de lentes de foco fino y a su vez mediante un bloque dicróico al CCD A y al CCD B que están a una distancia igual al plano de la imagen de la cámara y cuya información, como se ha comentado anteriormente, es la que se coteja con el foco creado en la imagen principal junto con los niveles de contraste.

El proceso que se produce para que se realice el autofoco es el siguiente:

Si partimos del supuesto en el que el foco esta en la zona más cercana, el valor del contraste en el CCD B es más bajo que el del CCD A. Por ello, la dirección del foco se realiza hacia la parte trasera y las lentes del foco se moverán hacia el infinito.

 autofoco_infinito

                                                          Figura©tilanotv.es

Si por el contrario partimos del supuesto en el que el foco está en la zona hacia el infinito, el valor del contraste del CCD A es más bajo que el del CCD B. Así que, la dirección del foco es hacia la zona del infinito y las lentes se moverán hacia la parte trasera.

 autofoco_trasero

                                                            Figura©tilanotv.es

Una vez visto esto, es de imaginar que el foco óptimo se producirá cuando el valor de contraste del CCD A y el del CCD B sean iguales.

 autofoco_OK

                                                          Figura©tilanotv.es

Sistema por detección de fase.

El sistema por detección de fase se usa principalmente en los sistemas de cámara  SLR de alta gama y de lente simple.

Este sistema de autoenfoque se produce al medir en dos sensores la distancia que existe entre los dos puntos de enfoque o desenfoque que se produce al captar una imagen.

Si tenemos por ejemplo un tele para una cámara SLR con formato de 35mm, éste puede rondar los 1200mm con un rango de zoom de 10:1. Pero si estamos hablando de un sensor de 2/3” actual de los utilizados en HDTV, el rango puede estar en torno a 100:1, lo que hace que tengo una distancia focal de 930mm, así que si extrapolamos este dato de un sensor de 2/3” al de 35mm la equivalencia en cuanto a la longitud focal se refiere estaría en torno a 3700mm.

Debido a este factor, el sistema de detección de fase utilizado en HDTV tiene que ser mucho más sensible que en las cámaras SLR.

Registro de detección de fase con imagen secundaria.

 

El fundamento en el que se basa el autofoco por medio de la detección de fase es que la imagen creada en el plano principal tiene que tener un foco preciso y que además coincida con una exposición concreta de las dos imágenes secundarias que se han creado en los sensores. Para apreciar un poco mejor lo que estoy comentando puedes ver la siguiente imagen:

autofoco_fase                                                      Figura©tilanotv.es

Ahora, a continuación se muestra una figura en donde se aprecian dos situaciones diferentes de desenfoque que pueden darse en la lente principal.

 autofoco_por_fase

                                                  Figura©tilanotv.es

En la imagen anterior en la figura superior se evidencia un emplazamiento donde la lente de enfoque principal se desplaza hacia la parte trasera. En esta situación la imagen principal aparece desenfocada en los sensores traseros así que aparece un círculo de desenfoque en donde la distancia entre ambos círculos aumenta, esta distancia pasa a formar parte de un algoritmo que hace que la lente principal se mueva hacia delante para que se produzca el enfoque de la imagen.

Así mismo, en la figura de la parte inferior, la lente de enfoque principal esta desplazada hacia la parte delantera, lo cual hace que en los sensores traseros aparecen los círculos desenfocados y más cercanos entre si, por lo que al decrecer la distancia y aplicarse al sistema el algoritmo, éste, hace que la lente principal se desplace hacia el foco trasero.

Para terminar, en la figura central se aprecia que la lente de enfoque principal esta enfocada, por lo que la imagen principal aparece en los sensores traseros a la misma distancia por lo que el algoritmo que se aplica hace que la lente principal no se mueva.

El diagrama en bloque del sistema de detección por fase puede ser algo parecido a lo que se muestra en la imagen siguiente en donde en el bloque del detector de fase es en donde se podrían englobar también en el caso de detección por contraste. La figura podría ser como la que se muestra a continuación:

 servo foco

                                                 Figura©tilanotv.es

Es evidente que estos dos sistemas que se han descrito han sido mejorados por los diferentes fabricantes, lo que hace que el enfoque sea más preciso y mucho más rápido.

¿Conoces algún otro tipo de sistema de autoenfoque? Puedes dejar un comentario a continuación……

Fuentes:

- Auto-Focus System for HDTV Field Lenses

By Laurence J. Thorpe, Yasuyuki Tomita, and Ken Ito

- General Catalog Canon 2007

- Fujinon Product Guide 2009

 

Te ha gustado el artículo?
"Descárgate GRATIS el e-Book"
"Creación de La señal de vídeo"
CREACIÓN DE LA SEÑAL DE VÍDEO
Recibe totalmente GRATIS este ebooK
Odiamos el spam tanto como tu

2 Responses

Leave a Reply

Blue Captcha Image
Refrescar

*

Uso de cookies

Este sitio web utiliza cookies para que usted tenga la mejor experiencia de usuario. Si continúa navegando está dando su consentimiento para la aceptación de las mencionadas cookies y la aceptación de nuestra política de cookies, pinche el enlace para mayor información.

ACEPTAR
Aviso de cookies