自動對焦

自動對焦 (AF) 是相機或其他光學設備用于自動對焦于拍攝對象的技術。 主動對焦和被動對焦之間有一個基本的區別，主動對焦也在完全黑暗中工作，被動對焦僅使用主體發出或反射的光。

自動對焦的速度和精度，現在大多已經超出了人工所能達到的水平。 現代相機會測量多個圖像區域，以便最終自行決定物體的位置。 一些模擬佳能相機使用眼動追蹤來根據攝影師的視線確定當前相關的對焦區域。

基本的自動對焦系統只有一個對焦傳感器，而更復雜的系統現在有整個傳感器網格。 半專業領域的相機通常有 50 個以上的傳感器，通常可以單獨選擇這些傳感器來檢測要對焦的物體，其中各個傳感器的可用性取決于所使用的鏡頭。

在如今的拍照實踐中，除了傳統的手動對焦（MF）之外，還區分了不同的自動對焦模式：

• AF.S（單次自動對焦）：相機將焦點設置在目標對象上，然后即使對象靠近或遠離也保持此設置，直到拍攝照片。
• AF.C（連續自動對焦）：相機將焦點設置在目標物體上，然后根據拍攝照片前物體移動到更近或更遠的位置不斷調整此設置。
• AF.A（自動自動對焦）：相機會根據具體情況決定物體是靜止的，它可以使用 AF.S 最佳對焦，還是移動的，它可以使用 AF.C 對焦.

如果銳度不是在實際圖像平面（模擬相機中的攝影膠片，數碼相機中的圖像傳感器）中確定的，而是例如在單獨的輔助平面中使用毛玻璃屏幕或自動對焦傳感器確定的, 設置距離時可能會出現對焦錯誤，然后會反映在稍微模糊的圖像或錄音中。 因此，現代數碼相機現在也提供了重新調整其自動對焦傳感器在相機中的位置的選項。

被動式自動對焦系統是當今最普遍的系統，兩種基本技術是相位比較和對比度測量。 然而，被動對焦始終依賴于足夠的照明和足夠的物體對比度。 如果用輔助光額外照亮圖案，純被動對焦化也可以擴展到準主動過程。

原則上，通過輪廓邊緣處的對比度測量進行對焦的工作方式與眼睛（即攝影師）無需任何額外輔助工具的對焦方式相同：鏡頭的圖像寬度不斷變化，直到亮/暗輪廓邊緣處的亮度梯度達到xxx陡度。 相機的處理器計算圖像中的頻率分布，高頻的比例越大（即從亮到暗的突然變化），圖像越清晰。

但是，相機必須嘗試不同的焦點才能確定調整方向。 在至少兩次測量可用之前，不僅方向是已知的，而且如果需要，還可以推斷出下一個焦點位置。

邊緣對比度測量方法通常用于視頻和緊湊型數碼相機，因為它實現起來很便宜。

由于計算量和xxx方法的必要先驗知識，大多數制造商在自動對焦實踐中僅使用相對方法，為了改善或惡化為了確定圖像的清晰度和所需聚焦的方向，始終需要多次拍攝不同焦點的照片（可以說，用于優化圖像清晰度的“測試系列”）。 這種方法的缺點是計算和引擎工作，這對電池充電和所需時間有負面影響。 對于每個新的焦點測量（即使不改變圖像部分），首先需要改變焦點，即散焦； 因此，即使沒有任何改進，也需要時間。

由于測量是用圖像傳感器完成的，原則上不可能出現錯位，應始終實現最佳對焦設置。

較舊的被動方法是相位比較，它更復雜并且需要額外的傳感器。 在現代數碼相機中，這些位于傳感器層的正上方；或者，可以在單反相機中使用單獨的傳感器芯片。 原則上，相位比較自動對焦需要較少的計算能力，因為可以通過xxx次測量確定聚焦方向。

該方法源自純光學截面圖像指示器，這是一種用于 1960 年代至 80 年代機械對焦單反相機的工具。 通過取景器看到的對焦屏中央是兩個沒有磨砂的半圓，相互傾斜，因此在手動對焦時，兩個半圖像會相互靠近，直到對焦時它們最終完全吻合。 該技術也是相位檢測自動對焦的基礎。 它由兩條傳感器線組成，可以評估兩個半圖像在垂直邊緣上的相對位置。

自動對焦傳感器使用相位比較在兩個遠點尋找可比較的光強度模式。 因此，只有在兩點（縱向或橫向）之間的圖像傳播方向上出現不同的光強度時，才能成功確定焦點； 平面或平行線圖像圖案不允許使用這些線傳感器確定焦點。 出于這個原因，多個 AF 傳感器通常以這樣一種方式安裝在相機中，即它們的線靈敏度彼此橫向定向。

為了實現更高的傳感器密度并因此實現更高和更動態的焦點確定，存在所謂的交叉傳感器，其線靈敏度在二維中對齊。 因此，相機型號規格中經常提到的交叉傳感器的數量可以乘以二，并與其他自動對焦傳感器一起用作質量參數。 在較舊的相機和當前的入門級型號中，十字傳感器主要放置在圖像的中心，這對拍攝對象很重要，而同一空間無法容納兩倍數量的線傳感器。

佳能的雙像素自動對焦是相位比較測量的進一步發展。 傳感器表面上的所有有效像素都有兩個獨立的光電二極管，而不是在傳感器平面上安裝一個準隱形層的相位比較傳感器，它們分別被讀出用于相位檢測 AF 并一起生成圖像數據。在圖像傳感器上進行這樣的相位檢測，左右光電二極管分別讀出，得到的視差圖像用于確定相位差。 這種方法的優點是每個像素都可以用來確定相位差。 同時避免了附加相位自移動焦層的缺點。 B. 在某些背光條件下，傳感器線變得可見。