自动对焦

自动对焦 (AF) 是相机或其他光学设备用于自动对焦于拍摄对象的技术。 主动对焦和被动对焦之间有一个基本的区别，主动对焦也在完全黑暗中工作，被动对焦仅使用主体发出或反射的光。

自动对焦的速度和精度，现在大多已经超出了人工所能达到的水平。 现代相机会测量多个图像区域，以便最终自行决定物体的位置。 一些模拟佳能相机使用眼动追踪来根据摄影师的视线确定当前相关的对焦区域。

基本的自动对焦系统只有一个对焦传感器，而更复杂的系统现在有整个传感器网格。 半专业领域的相机通常有 50 个以上的传感器，通常可以单独选择这些传感器来检测要对焦的物体，其中各个传感器的可用性取决于所使用的镜头。

在如今的拍照实践中，除了传统的手动对焦（MF）之外，还区分了不同的自动对焦模式：

• AF.S（单次自动对焦）：相机将焦点设置在目标对象上，然后即使对象靠近或远离也保持此设置，直到拍摄照片。
• AF.C（连续自动对焦）：相机将焦点设置在目标物体上，然后根据拍摄照片前物体移动到更近或更远的位置不断调整此设置。
• AF.A（自动自动对焦）：相机会根据具体情况决定物体是静止的，它可以使用 AF.S 最佳对焦，还是移动的，它可以使用 AF.C 对焦.

如果锐度不是在实际图像平面（模拟相机中的摄影胶片，数码相机中的图像传感器）中确定的，而是例如在单独的辅助平面中使用毛玻璃屏幕或自动对焦传感器确定的, 设置距离时可能会出现对焦错误，然后会反映在稍微模糊的图像或录音中。 因此，现代数码相机现在也提供了重新调整其自动对焦传感器在相机中的位置的选项。

被动式自动对焦系统是当今最普遍的系统，两种基本技术是相位比较和对比度测量。 然而，被动对焦始终依赖于足够的照明和足够的物体对比度。 如果用辅助光额外照亮图案，纯被动对焦化也可以扩展到准主动过程。

原则上，通过轮廓边缘处的对比度测量进行对焦的工作方式与眼睛（即摄影师）无需任何额外辅助工具的对焦方式相同：镜头的图像宽度不断变化，直到亮/暗轮廓边缘处的亮度梯度达到xxx陡度。 相机的处理器计算图像中的频率分布，高频的比例越大（即从亮到暗的突然变化），图像越清晰。

但是，相机必须尝试不同的焦点才能确定调整方向。 在至少两次测量可用之前，不仅方向是已知的，而且如果需要，还可以推断出下一个焦点位置。

边缘对比度测量方法通常用于视频和紧凑型数码相机，因为它实现起来很便宜。

由于计算量和xxx方法的必要先验知识，大多数制造商在自动对焦实践中仅使用相对方法，为了改善或恶化为了确定图像的清晰度和所需聚焦的方向，始终需要多次拍摄不同焦点的照片（可以说，用于优化图像清晰度的“测试系列”）。 这种方法的缺点是计算和引擎工作，这对电池充电和所需时间有负面影响。 对于每个新的焦点测量（即使不改变图像部分），首先需要改变焦点，即散焦； 因此，即使没有任何改进，也需要时间。

由于测量是用图像传感器完成的，原则上不可能出现错位，应始终实现最佳对焦设置。

较旧的被动方法是相位比较，它更复杂并且需要额外的传感器。 在现代数码相机中，这些位于传感器层的正上方；或者，可以在单反相机中使用单独的传感器芯片。 原则上，相位比较自动对焦需要较少的计算能力，因为可以通过xxx次测量确定聚焦方向。

该方法源自纯光学截面图像指示器，这是一种用于 1960 年代至 80 年代机械对焦单反相机的工具。 通过取景器看到的对焦屏中央是两个没有磨砂的半圆，相互倾斜，因此在手动对焦时，两个半图像会相互靠近，直到对焦时它们最终完全吻合。 该技术也是相位检测自动对焦的基础。 它由两条传感器线组成，可以评估两个半图像在垂直边缘上的相对位置。

自动对焦传感器使用相位比较在两个远点寻找可比较的光强度模式。 因此，只有在两点（纵向或横向）之间的图像传播方向上出现不同的光强度时，才能成功确定焦点； 平面或平行线图像图案不允许使用这些线传感器确定焦点。 出于这个原因，多个 AF 传感器通常以这样一种方式安装在相机中，即它们的线灵敏度彼此横向定向。

为了实现更高的传感器密度并因此实现更高和更动态的焦点确定，存在所谓的交叉传感器，其线灵敏度在二维中对齐。 因此，相机型号规格中经常提到的交叉传感器的数量可以乘以二，并与其他自动对焦传感器一起用作质量参数。 在较旧的相机和当前的入门级型号中，十字传感器主要放置在图像的中心，这对拍摄对象很重要，而同一空间无法容纳两倍数量的线传感器。

佳能的双像素自动对焦是相位比较测量的进一步发展。 传感器表面上的所有有效像素都有两个独立的光电二极管，而不是在传感器平面上安装一个准隐形层的相位比较传感器，它们分别被读出用于相位检测 AF 并一起生成图像数据。在图像传感器上进行这样的相位检测，左右光电二极管分别读出，得到的视差图像用于确定相位差。 这种方法的优点是每个像素都可以用来确定相位差。 同时避免了附加相位自移动焦层的缺点。 B. 在某些背光条件下，传感器线变得可见。