Por que a Canon e a Nikon limitam ou desabilitam o foco automático além de certos números f?

Uma coisa que notei com a câmera DSLR da Canon é que elas desabilitam ou limitam o foco automático quando a abertura máxima da lente é mais estreita que certos valores, especificados na minha resposta a Quais aberturas são necessárias para habilitar o foco automático, incluindo o tipo cruzado ou focagem de alta precisão nas câmeras Canon DSLR? Observe que as câmeras Nikon também costumam estar limitadas a f / 5.6, exceto nos modelos que apresentam a revisão mais recente do sistema Multi-CAM 3500 AF, como nas D4 e D800.

Tanto quanto sei, a Olympus e a Pentax não têm essas limitações, mesmo que o foco automático possa ser lento ou não confiável além do f / 5.6. (A Sony / Minolta requer pelo menos f / 6.3, com uma exceção para uma lente espelho de foco automático de 500 mm f / 8, e as Alpha 850 e 900 têm um ponto AF central com alta precisão em f / 2.8.) Por exemplo, na Pentax, 9 dos 11 pontos são do tipo cruzado e permanecem assim em todas as aberturas. Foi relatado que o sistema Pentax AF funciona em f / 8 e além, embora extremamente devagar. As câmeras Olympus Four Thirds continuarão a tentar focar abaixo de f / 5.6. Por que a Canon e a Nikon optam por limitar a funcionalidade AF em vez de tentar se concentrar com desempenho reduzido além dos pontos de corte acima?

Os sistemas de foco automático não são capazes de usar os pontos de foco do tipo cruzado de mais alta precisão se você não usar uma lente de grande abertura. Eles não estão limitando artificialmente a precisão, estão simplesmente trabalhando dentro das restrições da abertura máxima.

A Canon coloca esses limites para garantir um AF confiável . Se você não acredita nessa teoria, adicione um pedaço de fita adesiva entre o teleconversor e a lente, nos três pinos superiores esquerdos. Isso levará seu corpo a pensar que você não tem um teleconversor conectado, e sua lente é simplesmente uma 300 / 4.0 ou o que você tiver.

Além disso, apenas as câmeras da série 1 da Canon são capazes de AF com lente af / 8, embora apenas no ponto central. Normalmente, essa configuração vem da combinação de uma lente longa com um extensor. (Nota: mais recentemente, a Canon 5D Mark III, 7D com firmware v.2.0 ou posterior e 7D Mark II podem AF com o ponto central até f / 8. A Canon 5D Mark IV e 1D X Mark II podem AF com vários Pontos AF com uma lente f / 8. A Canon 1D X requer um firmware posterior para AF com uma lente f / 8 com o ponto central. Como originalmente enviado, ele somente AF com f / 5.6 e lentes mais largas.)

Isso realmente se resume a uma questão de experiência do usuário . Claro, eles poderiam incluir a ISO 204800 ou 409600, mas a qualidade não deixaria ninguém feliz. Eles estão tentando manter a maioria dos usuários satisfeitos com o que a câmera pode fazer e a maioria dos consumidores fica satisfeita se o AF não caçar infinitamente.

As limitações de abertura são uma conseqüência do design dos sistemas de foco automático com detecção de fase e não são específicas da Canon.

O foco automático com detecção de fase nas SLRs funciona direcionando a luz para o sensor AF usando um segundo espelho atrás do espelho principal semi-prateado. O sensor AF usa um par de lentes para focalizar a luz do objeto em um par de sensores unidimensionais, efetivamente linhas de pixels. Medindo o deslocamento entre os padrões de contraste medidos em cada sensor, a distância ao objeto pode ser calculada. Veja este diagrama bruto (sem escala!)

O tamanho e a separação entre o par de sensores AF determina a precisão da medição de AF. No entanto, existe uma troca - quanto mais afastadas, maior será a abertura para direcionar a luz para alcançar os dois sensores. No diagrama, incluí uma parada de abertura que representa, digamos, f / 4.0 (a lente está aberta f / 2.8). Com a lente parada para f / 4.0, a luz recebida seria impedida de alcançar os sensores AF.

As unidades AF modernas têm vários pontos AF, cada um composto por um par de sensores em diferentes separações e orientações. O ponto central geralmente possui um par de sensores de separação extra largo e, portanto, funciona apenas com precisão máxima em f / 2.8. Frequentemente, os pontos AF têm pares de pixels 1D a 90 graus para detectar detalhes horizontais ou verticais. Uma linha de pixels terá uma separação maior, portanto o ponto AF funciona apenas como um sensor "tipo cruzado" ao usar uma lente de grande abertura; caso contrário, o sensor vertical ou horizontal é desativado, deixando um ponto AF regular de orientação única.

Os sensores podem trabalhar um pouco além da abertura especificada, pois o padrão de luz pode se sobrepor ao sensor apenas o suficiente para obter uma correspondência e calcular a distância, e é por isso que a gravação dos pinos de um teleconversor às vezes funciona. Mas, em geral, ele não foi projetado para fazer isso. Para evitar um desempenho impreciso ou intermitente, a Canon desativa o AF quando a abertura relatada é muito pequena.

A Canon otimizou suas unidades AF para serem muito precisas com lentes de grande abertura (que a Canon oferece em distâncias focais ainda maiores, por exemplo, 400mm f / 2.8 ou 600mm f / 4.0), em vez de serem mais flexíveis continuando a trabalhar, mas com menos velocidade e precisão em pequenas aberturas.