自動對焦
自動對焦（Auto Focus，有時簡稱AF）是指20世紀60年代發展起來的一種應用於照相機的技術。自動對焦是一個複雜的光電一體化過程。
歷史
[編輯]在大約1960到1973年間，徠茲公司為自動對焦和相應的傳感器陣列技術申請了專利[1]。在1976年的photokina，徠茲也展出了基於之前技術開發的產品「Correfot」；而到了1978年他們則展示了具備自動對焦全功能的單反相機，而其後進展甚緩。
世界上第一台量產的自動對焦民用相機或許可追溯到柯尼卡 C35 AF—— 於1977年發布的一台便攜式PS機。而隨後於1978年發布的寶麗來SX-70則是一台自動對焦的單反機型。1981年賓得的ME-F這是使用機內傳感器與帶鏡頭馬達的35mm規格自動對焦單反相機；稍後在1983年，由尼康推出的F3AF則是類似前者自動對焦機型。
時間到了1985年，美能達公司則發布了第一套完整的可換鏡頭自動對焦單反系統——Minolta AF，以Minolta 7000為代表，可以推動相關的Minolta AF鏡頭群實現自動對焦。緊隨其後，尼康和賓得推出了自己的自動對焦系統，同時保持了對於之前系統鏡頭的兼容性；而更遲一些，在1987年發布的佳能EOS系統讓鏡頭配置馬達以控制光圈與自動對焦，機身則僅傳遞電子信號。
自動對焦原理
[編輯]用相機上的光電傳感器將物體反射的光接受，根據相機內部芯片的計算與處理，最後由電動對焦裝置對焦[2]。
而根據探測的屬性可以進行如下分類：
主動式（測距式）
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機身對被攝體發射紅外線、超聲波或激光，然後接受反射回波，進行測距，然後對於鏡頭對焦進行干預。例如寶麗來的著名機型Polaroid SX-70便是如此操作，而一些緊湊型相機，如尼康35TiQD與28TiQD，佳能AF35M以及康泰時T2與T3即採用這類主動式對焦策略。
- 優點：可以用於細線條物體和動體，也可以在低反差，弱光下對焦。
被動式（鏡後式）
[編輯]被動式的對焦就需要光學系統接受被攝體自身的反光以進行檢測，屬於TTL（英語：Through The Lens）的檢測。被動式的自動對焦通常有相位對焦（Phase Detection）和反差對焦（Contrast Detection）兩種策略。
- 優點：不需發射系統，耗能小。可以在逆光下或透過玻璃對焦。
相位對焦
[編輯]相位對焦也被簡稱為相位檢測對焦（英語：Phase Detection Auto Focus，PDAF ），主要實現是基於將進入鏡頭的光線投射到相位檢測傳感器上，傳感器對鏡頭徑向兩方的光線進行對比。
相位對焦結構在單反相機上的實現通常需要分光鏡以分離光束，通常是位於半透明的主反光鏡（Reflex Mirror）後的一片副反光鏡（Sub Mirror）將光線投射到位於相機機身底部的AF傳感器上；而使用固定式半透鏡（Pellicle Mirror）的機型，例如索尼的SLT則略有不同。
- 內嵌相位對焦點
2010年，富士膠片在成像傳感器上鑲嵌相位對焦傳感器，代表機型為F300EXR[3]。核心技術在於使用傳感器上的成對像素點，對其進行半遮蔽處理，使其構成相位檢測點[3]。該技術之後也被索尼、東芝和Aptina等圖像傳感器製造商應用，使得如數碼無反機型也可以實現相位對焦。
反差對焦
[編輯]反差對焦也被稱為對比度檢測對焦，對比度對焦（英語：Contrast Detection Auto Focus，CDAF），主要是通過在圖像中對焦主體對比度信息的調整過程中，檢出最高對比度所在，即為判定合焦。
對比度對焦通常並不需要分光設備，所以布置與操作更加靈活。一些數碼單反在自己的實時取景（LiveView）模式下利用主傳感器進行對比度對焦，蓋因抬起了反光板而無法啟用相位對焦設備。
在21世紀的10年代部分數碼無反機型上率先出現的峰值對焦（Focus Peaking）模式，本質就是將對比度檢測過程可視化，然後交由用戶判定對比度峰值，對於使用手動對焦有很大幫助。
AF輔助燈
[編輯]也稱自動對焦輔助燈（英語：Autofocus Assist lamp），負責在光線不足的環境下，為照相機的對焦系統照明被攝物體，使對焦系統能準確對焦。此輔助燈體積小亮度低，只能照亮幾米遠的被攝物，僅適用於合焦位置不遠的情況。[4]
自動對焦相關的分支
[編輯]自動對焦的誕生和大面積應用，也催生了一些相關性的技術或話題：
陷阱對焦
[編輯]陷阱對焦（Trap Focus、Focus Trap或catch-in-focus）指的是設定好鏡頭對焦距離，當相機檢測有物體進入該焦平面時，自動釋放快門捕捉畫面的拍攝方式。這樣的拍攝可以在運動或者野生動物拍攝着中有顯著幫助。可追溯的最早具備陷阱對焦功能的機型為Yashica 230 AF[5]；而現今機型中，賓得的數碼單反較多具備該功能，而佳能EOS機型，通過第三方固件，例如魔燈固件（Magic Lantern）亦可實現該功能。
峰值對焦
[編輯]峰值對焦（Focus Peaking）並不是一種完整的自動對焦技術，而是數碼相機通過實時取景或電子取景器展現畫面，進行邊緣檢測並且以斑紋（Zebra）方式可視化展現物體的對比度，而由用戶通過目測來判斷是否合焦以進行快門釋放動作的一種對焦方式。
數碼裂像
[編輯]數碼裂像是一種模擬裂像對焦屏的輔助對焦方式，與峰值對焦一樣都不是完整的自動對焦技術。然而該技術需要內嵌有相位對焦點支持[6]，最早實現該功能的機型為富士X100S[6]。
跑焦
[編輯]跑焦自造詞，也有稱作失焦或不合焦，泛指合焦失敗。指的是一種相機自動對焦失敗而釋放快門的現象。以原理而言，對於單反構造的自動對焦相機，通常相位檢測單元與焦平面於物理上並不一致，如裝配精度不足（如反光鏡偏移）而造成可能的經常性跑焦。對於數碼相機如大逆光或純色對象，自動對焦無法正常工作的情況，一般稱作失焦或不合焦。
參見
[編輯]參考文獻
[編輯]- ^ 存档副本. [2009-05-15]. （原始內容存檔於2009-06-21）.（英文）
- ^ 讓焦點更清晰 認識對焦原理及應用 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）—新浪科技
- ^ 3.0 3.1 Exclusive: Fujifilm's phase detection system explained （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - DP Review（英文）
- ^ AF辅助灯/光. production.xitek.com. [2020-11-29]. （原始內容存檔於2019-12-30）.
- ^ 存档副本 (PDF). [2015-09-24]. （原始內容存檔 (PDF)於2020-06-12）.
- ^ 6.0 6.1 Fujifilm X100S Digital Split Image focus - how it works （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - DP Review（英文）