ライブビューを使用する一眼レフカメラよりもミラーレスカメラの方がオートフォーカスが速いのはなぜですか？

初期の2013年のカメラでは、一眼レフでコントラスト検出オートフォーカス（つまり、ほとんどの SLRでライブビュー）を使用することは、フォーカス速度が遅いため、静的または静的に近い被写体にのみ本当に適しているものとして一般に受け入れられています。一方、最新のミラーレスカメラ（オリンパスOM-D E-M5はよく引用されます）のオートフォーカスシステムは、位相検出の性能に完全ではないにしても、フォーカスロックの達成が非常に高速です。オートフォーカスシステム。

私の理解では、両方のシステムが同じ技術を使用しているので、ミラーレスカメラがライブビューモードのSLRよりもはるかに速いオートフォーカスシステムを備えているのはなぜですか？ミラーレスシステムのレンズは、迅速なCDAFパフォーマンスのために最適化されているのでしょうか？もしそうなら、それらの最適化は何ですか？

編集：答えの1つに応えて、私はNikon 1シリーズやCanon EOS Mのようなカメラがセンサーで位相検出素子を使用することでより高速なオートフォーカスを持つ方法について考えていません。まったく異なる技術を使用すると物事がどのように改善されるかを理解しています-ここで興味があるのは、一部のメーカーが一眼レフで明らかに可能なコントラスト検出オートフォーカスをはるかに速くしたことです。Sony SLTシリーズにも同様の理由が当てはまります。これは、CDAFではなくPDAFを使用しているためです。

主な理由は、DSLRレンズが位相検出用に最適化されていることです。レンズのすべてのコンポーネントは、素早く移動し、正確に選択された瞬間にガラスを止めるように調整されています。一方、コントラスト検出は、方向をすばやく切り替えることができるステッピングモーターで最も効果的に機能するため、レンズを前後に動かして画像のコントラストを最大限に高めることができます。

位相検出は、焦点がどこにあるのか、そして完璧な焦点を達成するためにレンズをどれだけ動かす必要があるのか​​をすぐに認識します。コントラスト検出は「見つける」必要があります。これにより、レンズ製造におけるさまざまなエンジニアリングソリューションが必要になります。

また、デジタル一眼レフは、通常、ライブビューを後付けとして作成されます。ほとんどのメーカーは、これをマニュアルフォーカスアシストと考えています。プロのビデオ写真家は通常、マニュアルフォーカスでリレーすることを知っているので、彼らはビデオの高速AFを作成しようとはしません（そのようなパフォーマンスを選択できるわけではありません...）。したがって、彼らはめったにコントラスト検出専用のプロセッサを持たず、メインCPUがフォーカシングで占有されている場合、専用のユニットほど性能が良くありません。

また、あなたの質問の文は完全に真実ではありません。ソニーのSLT DSLRにはAFがあり、ライブビューではミラーレスよりもはるかに高速です。SLTの設計により、基本的にカメラはライブビュー中にPDAF（位相検出オートフォーカス）センサーをフルに活用できます。そのため、ライブビューでDSLR品質のAFを同時に取得できます。また、旧世代のソニーDSLRは、クイックビューライブビューを提供しました- ライブビューのメインミラーをフリップすることはありませんでした-代わりに、ビューファインダーのセカンダリセンサーを使用して、写真を撮影する前に追加の遅延の価格でDSLR品質のAFを可能にしました（ミラーをフリップする必要がありました）写真をキャプチャするためにアップ）。

更新

この質問と回答はもともと書かれていたため、さまざまなタイプのカメラがAFを実装する方法と、それらの実装が実行されるレベルが大きく変わりました。

現在の多くのデジタル一眼レフには、ライブビューにイメージングセンサーベースのハイブリッド位相検出/コントラスト検出AFが搭載されており、多くの現在のミラーレスカメラのイメージングセンサーベースのAFに匹敵するか、最高のパフォーマンスを発揮します。特に、キヤノンのデュアルピクセルCMOS AFは、現在の多くのミラーレスカメラと同様に、速度と精度の両方の点で優れた性能を発揮します。

今日（2017年9月）の大きな違いは、DSLRが両方のシステムのベストを提供できることです-専用のAFセンサーベースの位相検出AF またはミラーレスカメラのあらゆるものに匹敵するメインイメージングセンサーベースのハイブリッドPD / CDAF-ミラーレスカメラは2番目のオプションのみを提供します。

初期の位相検出システムは、わずかな精度を犠牲にすることを意味する場合でも高速になるように設計されていました。初期のシステムでは、カメラは一見し、焦点をどれだけ移動する必要があるかを決定し、レンズにメッセージを送信しました。レンズはその量だけ移動し、そこで停止しました。AFを微調整する場合は、半押ししてレンズを閉じ、シャッターボタンを上げてから、さらに半押しします。レンズの移動距離が少ないため、より正確な焦点が得られます。最近のレンズ設計には、レンズがフォーカス機構の正確な位置をカメラに伝える方法が含まれています。これにより、速度の低下がほとんどないかまったくない状態で、より正確なフォーカスが実現しました。

カメラの処理能力が向上するにつれて、コントラスト検出フォーカスの速度は着実に向上しています。コントラストフォーカスには複数の測​​定サイクルと移動サイクルが必要なため、カメラで処理できる1秒あたりのステップ数が多いほど、それらの複数の計算がより速く実行されます。ミラーレスカメラ専用に設計された新しいレンズは、コントラスト検出またはイメージングセンサーを使用したコントラストと位相検出の焦点を組み合わせたハイブリッドを使用して焦点を合わせるために最適化されています。また、DSLRメーカーは主に位相検出フォーカス用の改善されたフォーカスアレイの構築に注力していますが、ミラーレスメーカーはコントラスト検出フォーカスの改善により多くの努力を注いでいます。

lensrentals.comのRoger Cicalaは最近、フォーカスパフォーマンスに関するシリーズを執筆しました。このシリーズはかなり詳細で、これらの問題のいくつかに触れています。多くの資料がありますが、興味深い読み物であることがわかりました。

http://www.lensrentals.com/blog/2012/07/autofocus-reality-part-1-center-point-single-shot-accuracy http://www.lensrentals.com/blog/2012/07/autofocus -reality-part-ii-1-vs-2-and-old-vs-new http://www.lensrentals.com/blog/2012/07/autofocus-reality-part-3a-canon-lenses http：/ /www.lensrentals.com/blog/2012/08/autofocus-reality-part-3b-canon-cameras http://www.lensrentals.com/blog/2012/09/autofocus-reality-part-4-nikon-フルフレーム

これは単に最適化の場合です。これらのカメラで使用されるセンサーは、効率的なオートフォーカスを実行するために最適化されています。コントラスト検出を使用するものもあれば、位相検出センサーを備えているものもあります。

OM-D E-M5の場合、コントラスト検出を使用します。これは、基本的にローカルコントラストを測定し、レンズを動かして最大コントラストが見つかるまで繰り返すループです。この最新世代のセンサーは、240 Hzでこの反復を実行し、それに応じてデータを高速に分析します。オリンパスは、これをDSLRよりも高速化する能力に自信があるため、オンチップの位相検出を検討していません。

一方、ニコンは位相​​検出を使用することを選択しているため、非常に高速に焦点を合わせることができます。そのシステムでは、OVFを使用するDSLRのように、必要な反復回数がはるかに少なくなります。これは、収集されたデータがカメラに焦点のずれの方向と量を知らせるためです。これは、単一のバウンドでそれを行うほど正確ではありませんが、かなり速く到達します。注意すべきことの1つは、オンチップ位相検出用のスプリッターが小さいため、これらのシステムが低光量のDSLRで使用されるものほど速く動作しないことです。Nikon 1カメラは、光が弱いとコントラスト検出AFに切り替わります。

おっしゃるように、レンズはオートフォーカス速度に影響を与えます。キーは上記のループ内にあります。コントラスト検出では、カメラはレンズを少しずつ連続的に移動します。対照的に（しゃれは意図されていません）、位相検出はより大きな動きで焦点を合わせます。モーター、コントロール、レンズからのフィードバックは、特定のケースごとに調整する必要があります。最新のデジタル一眼レフレンズの場合、多くのレンズで使用されている超音波モーターがそれらに対抗します。

たとえば、キヤノンは、EOS Mを備えたリニアモーター（STM）を備えたレンズを発表しましたが、ハイエンドレンズは超音波レンズ（USM）を備えています。リリースに沿って、新しいモーターは位相検出が球場領域に焦点を合わせた後にコントラスト検出を使用してAFを微調整するEOS Mのオートフォーカスでより良く機能するように設計されていると明示的に述べられました。