自动调焦系统
自动调焦是现代相机的基本功能。从测距的原理看，现在仍在使用的自动调焦系统主要可以分为两大类：主动式自动调焦和被动式自动调焦。
主动式自动调焦
常用的主动式调焦原理在图1中示出。在相机的前盖上有两个由凸透镜构成的窗孔，它们经常位于取景窗的两侧，而且形状非常相似，分别是发射窗与接收窗。调焦时半按快门按钮后，发射窗首先发射出一束测距红外光，遇到目标后反射回来，被接收窗内的传感器接收。对传感器收到的信号进行运算与处理之后，测距系统能得知反射光斑在传感器上的位置△L或发射光线与接收光线之间的夹角0，从而根据发射窗与接收窗间的距离(基线长)L算出目标的距离，并据此对镜头调焦。
AF01主动试自动调焦原理
虽然投入使用的主动式自动调焦系统有很多不同的具体结构，但是主动发光的工作原理使它们具有鲜明的共同特征：由于相机依靠自己发出的光线工作，因此，无论在黑暗的环境下，还是对反差低弱的目标，仍然能够调焦。但是，由于相机依靠接收反射光调焦，当目标在6～8米之外、目标过小、目标反射率过低(如黑色绒布)，使相机接收的反射光过于微弱，自动调焦的测距系统即无法工作。当目标表面为定向反射面(如镜子、光亮的汽车表面)或隔着玻璃调焦，红外光线被定向反射到其他方向，也会使测距失效。强烈的阳光发出大量的红外线将严重干扰主动式调焦。这时相机一般使用小光圈，自动将焦距固定在中等距离上，利用镜头宽阔的景深范围保证所摄画面的清晰度。主动式调焦属于中、低档的调焦机构，由于结构简单、价格低廉，广泛应用于轻便相机上对中、短焦距的镜头调焦。
被动式自动调焦
单反相机上使用的被动式自动调焦系统是对人眼调焦的仿生：景物通过镜头(人眼)成像，影像被调焦元件(视网膜)接收后，将信号传到微电脑(人脑)中处理，若有误差，由电脑(人脑)发出指令，驱动调焦电机(人眼的睫状肌)调焦，直至调准焦点(图2)。调焦时，测距机构利用景物的光线工作，自身并不发光，因此称为被动式自动调焦。在单反相机上利用镜头所生成的影像调焦，即利用系统工作的结果控制和修正系统的工作，这种控制方式称为闭环控制，它比直接对景物调焦的主动式调焦(开环控制)更精确。
AF02单反自动调焦工作原理
AF03相位法被动式自动调焦原理
被动式自动调焦曾经使用过多种处理信号的方法。目前在单反相机上主要使用相位法自动调焦。从镜头射入的光线经调焦反光镜反射后。在焦平面位置(图3的F点)之后被分像透镜分解成两束，然后聚焦到一排CCD(电荷耦合器)上。由CCD判断两个像点之间的间隔，并据此判断调焦的误差。当两个像点距离达到标准值，误差为零，调焦成功。被动式自动调焦利用环境光线调焦，工作范围可达无穷远。通过镜头调焦能自动补偿调焦机构的误差，精度更高。可以隔着玻璃或对定向反射体调焦。但是由于自动调焦要求在CCD上成像，要求目标必须有足够清晰的条纹，当目标反差过低或外界亮度过低，都可能无法调焦。为保证在暗光下能可靠地工作，多数被动式调焦的相机都设置了调焦辅助灯(有时甚至用内置闪光灯代替调焦辅助灯)。
现在的数码相机基本上都采用被动式自动调焦。其中数码单反的调焦系统与传统单反基本相同，而不可换镜头的数码相机都用影像传感器上的光电元件兼作调焦元件，此时由于测距调焦的平面与成像平面完全重合，消除了单反相机上由于反光镜及测距单元定位误差对调焦精度的影响，因此调焦的精度与稳定性都高于单反相机。但是在这些民用的数码相机上一旦使用手动调焦时，由于液晶显示屏的显示精度(包括调焦时液晶屏中心影像可以局部放大一倍的机种)远远低于单反的光学磨砂调焦屏，调焦精度将大幅度下降，因此在不可换镜头的数码相机中应当慎用手动调焦模式。
图4表格列出了两种自动调焦的特点，可供读者对照两者之间的差异与适用性。
AF04两种自动调焦特性对照表
自动调焦功能的强化与扩展
自动调焦系统诞生20多年来，在众多厂商的努力之下，技术性能已经得到了长足的发展，主要表现在以下几方面：
1．调焦的精度与速度不断提高。早期轻便相机使用的主动式调焦，仅将拍摄距离范围分为2～20段调焦，现在高档变焦相机也开始使用被动式调焦或使用由高级主动式与低级被动式组成的混合式调焦．调焦分段数也高达上百段，使其调焦精度接近了单反相机的水平。单反相机调焦传感器芯片上的光电元件从早期的86个提高到上万个。早期调焦速度较低，现在专业级的自动调焦单反相机可对8米之外迎面高速(50千米／时)驶来的汽车精确调焦。
2．调焦电路的灵敏度不断增强。调焦亮度的下限从3EV扩展到-1EV，早期被动式调焦采用单向调焦元件(图5a、b)，水平配置的传感器仅能对垂直的线条调焦；反之亦然。现在已经广泛使用能同时对水平与垂直线条调焦的“十字形”调焦器件(图5c、d、e、f)。多数中高档相机还开始采用并列传感器，在同一个调焦区内同时设置一个高灵敏度(可在f／5．6或更小的光圈下工作)与一个高精度(需要f／2．8的大孔径)的传感器，以便兼顾调焦精度与调焦速度(图5f水平排列的3个传感器)。
AF05自动调焦的调焦区及其选择
3．调焦区域逐渐扩展。早期的自动调焦系统，调焦区都设置在视场中心，称为中心调焦(图5a、c)。使用中心调焦拍摄双人合影时，中心区常指向两人之间的背景区，如果没有利用调焦锁定功能预先对主体调焦，相机即自动按背景调焦。现在的中、高档相机上借助于增加调焦光束或增加调焦元件，使调焦区扩展到3、5、7、9甚至数十个(图5d、e、f)，使相机可以自行侦测到不在画幅中心的主体。
4．调焦区域的选择与控制能力逐渐增强。从实际使用的效果看，5个调焦区已经能够满足多数题材拍摄的需要，能否根据构图的要求灵活地选择与控制各调焦区的工作，已经成为评价现代单反自动调焦系统适用性的重要指标。早期的多区调焦系统只能按中心调焦(图5a、c)与阔区域调焦(图5b)两种方式选择。使用阔区调焦时，按最近主体优先的原则，由相机自行选择调焦区内最近的景物调焦。如果主体并不在最前面，经常因误判主体导致调焦失败。新一代的自动调焦单反相机都设有调焦区域选择功能，主要有3种选择方式：按下调焦区域选择按钮后，用数据输入拨轮选择(图5d)；按动调焦选择多方向键选定相应的调焦区(图5f)。佳能的单反相机则使用独具特色的眼控调焦功能，用眼睛注视某个调焦区，相机即根据此区的景物调焦。
眼控调焦的原理是：从取景器上的红外发光二极管向眼球发出红外光，由相机接收并分析眼球所反射的红外发光二极管的影像，据此判断眼球注视的方向。由于每个人眼球的特性均有差异。使用眼控调焦之前，必须按说明书中的指示进行眼球设定。戴眼镜的用户由于镜片对红外光的干扰，可能使眼控调焦功能失准或失效。
新型多区域调焦相机的取景器内还设有调焦区域显示，用液晶显示被选中的调焦区。有些相机调焦成功后，在调焦屏相应的调焦区上显示黑色线框或红色亮框，指示调焦区并显示调焦成功。令使用更为便捷。
单反相机自动调焦的模式
为适应不同的拍摄题材，单反相机形成了多种调焦模式，可以用拨动开关进行选择(图6a、b、c、d)。
AF06自动调焦的模式及其选择
1．单次调焦又称为焦点优先调焦(S，S-AF，AFS，AFF FP，SINGLE，ONE-SHOT)。在此模式下。未调准焦点不能释放快门。此模式都有调焦锁定(又称为调焦锁)功能(AFL，AF-L)，以便在调焦后重新构图。单次调焦主要用于静态摄影，以防止产生调焦不准的误操作。
2．连续调焦又称快门释放优先调焦(C，CAF，CONT，AFR，RP)。在调焦的过程中随时可以释放快门。这是早期用于动态摄影的模式，可以防止因缓慢的调焦延误拍摄时机，但是不能保证调焦的精度。
AF07陷阱调焦的方法
3．陷阱调焦(Trap，CIF)。在此模式下，预先对空间某位置调焦，锁定焦点 (图7a中将调焦区锁定于终点线上)，重新构图(图7b)并按下快门，此时由于调焦区内景物未在调焦距离上，相机处于等待状态。当目标进入预调焦位置，快门自动释放。这是早期自动调焦相机为拍摄动体设置的模式。
AF08动体预测调焦
4．动体预测调焦又称焦点预测调焦、伺服调焦(AUT0-AF，AI-SERVO)。自动调焦的相机按动快门后要升起反光镜、收缩光圈，延时0.1-0.2秒才能释放快门。动态摄影时．高速运动的目标在这段时间内可能已经远离调焦位置，导致调焦失败。伺服调焦时，相机不断测试运动目标移动的速度与方向，将焦点预置到快门释放时目标将要到达的位置(图8)．从而提高了动体摄影的调焦精度。早期的动体预测调焦只能预测沿直线匀速运动的动体，现代的动体预测调焦不仅能预测沿曲线变速运动的动体，还能在几个调焦区的大范围内监视同一个动体的运动。尼康新型相机的锁焦自动对焦(Lock_on)功能在主体瞬间被前景遮挡时，仍将焦点锁定在主体上。
5．智能自动调焦(PAF，AUTO(AF)，A(AF)，AI-AF)。由相机判断目标的动与静，自动选择单次调焦或动体预测调焦。因此，智能调焦已经成为现代AF单反相机最常用的基本调焦模式了。
6．景深预测调焦(DEP，A-DEP，DEPTH，DP)。使用这种调焦模式时，相机综合控制调焦与测、曝光系统。可以得到尽可能大的景深范围。
早期的景深预测调焦需要按动三次快门才能完成照片的拍摄：首先持相机对前景调焦并按下快门按钮，相机记忆前景的距离；再对后景调焦并按下快门按钮，令相机记忆后景的距离：最后重新构图，第三次按动快门按钮，此时相机根据前、后景的距离确定一个理想的调焦位置及相应的光圈，尽量争取前后景都在景深范围之内，再根据景物的亮度及所选的光圈确定适当的曝光时间开启快门曝光。使用此模式时，若第一、二次调焦时均对同一个主体调焦，则相机选择最大光圈转为浅景深模式，有利于虚化背景。
新型相机上随着调焦区逐渐扩大，调焦点越来越多，有些相机开始采用A-DEP(自动景深预测调焦)模式。半按快门按钮时，相机以各调焦区中最近与最远的景物作为前景与后景，自动算出理想的调焦距离、光圈与曝光时间，确定构图后一次按动快门按钮即可完成拍摄。
使用景深预测调焦模式常会受到诸多限制：若前后景相距较远，使用中长焦镜头时即使选用最小光圈，由于景深范围有限，仍可能因景深不足导致失败。即使使用短焦距镜头，由于相机优先选择小孔径长时间曝光，经常要求使用三脚架，而且不宜拍摄动体。自动景深预测模式虽然快捷方便，但是要求前后景能恰好安排在相机不同的调焦区内。
7．手动调焦(M，MF)。手动调焦并不属于自动调焦的范畴，但却是自动调焦单反相机调焦系统中不可或缺的选项，以备自动调焦对某些景物失效时的应急工作。早期自动与手动的切换开关都设在机身正面、镜头的右下角(图6c、d)，现在已经逐渐转变为镜简上的拨动开关(图6e)、镜头调焦环上的推拉离合器(图6f)以及用右手拇指控制的转换按钮，更易于完成AF与MF之间的无缝转换。
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