自動對焦

自動對焦（Auto Focus）是利用物體光反射的原理，將反射的光被相機上的感測器CCD接受，通過計算機處理，帶動電動對焦裝置進行對焦的方式叫自動對焦。它多分為二類：一是主動式，另一個則是被動式。

基本介紹

• 中文名：自動對焦
• 外文名：Auto Focus
• 原理：物體光反射
• 類型：主動式、被動式

分類

1、主動式：相機上的紅外線發生器、超音波發生器發出紅外光或超音波到被攝體。相機上的接受器接受反射回來的紅外光或超音波進行對焦，其光學原理類似三角測距對焦法.主動式中又有能量法，用於低檔普及型相機的自動對焦，廣泛用於各種平視取景相機.主動式對焦對斜面,光滑面對焦困難.對亮度大,遠距離的被攝體對焦困難.這是由於發出的光被反射到其它方向,或達不到被攝體所至.主動式由於是相機主動發出光或波,所以可以在低反差、弱光線下對焦.對細線條的被攝體，對動體都能自動對焦.缺點是當被攝體能吸收光或波時對焦困難，還會被玻璃反射故透過玻璃對焦困難。

自動對焦

2、被動式：即直接接收分析來自景物自身的反光,進行自動對焦的方式.這種自動對焦方式的優點是;自身不要發射系統，因而耗能少，有利於小型化.對具有一定亮度的被攝體能理想的自動對焦，在逆光下也能良好的對焦.對遠處亮度大的物體能自動對焦。能透過玻璃對焦.但缺點是對細線條的被攝體自動對焦較困難.在低反差，弱光下的對焦困難.對動體自動對焦能力差.對含偏光的被攝體自動對焦能力差.黑色物體或鏡面的對焦能力差。

主動、被動式自動對焦方式各有千秋，好在一般單眼照相機上都有二種自動對焦方式，可以互補使用，自動切換,發揮其強項，克服其弱點.單眼相機上多使用被動式對焦方式，所以其對焦受最大光圈數的限制.光圈小於F8時自動對焦困難.為此，大多數單眼相機都有自動對焦輔助光(Autofocus aidlights)發射器發射帶紅外帶條紋的光束,幫助對不同質地的被攝體自動對焦。在光線足夠亮時這些輔助光是不工作的。使用時需要注意的是;由於主動式的發射窗在相機的右邊,所以在握相機時不要讓手擋住發射窗.擋住發射窗時對不上焦.專業相機機身上沒有發射輔助光的發射窗,只有裝上閃光燈,利用燈上的發射窗發射輔助光進行主動對焦.

特徵

具備以下三點特性

1.以某種方式自動判斷拍攝者所拍攝的主體；

2.以某種方式測量被攝主體與相機感光元件之間的距離；

3.驅動馬達將鏡頭的對焦裝置推到與之相應的距離刻度。

原理

從基本原理來說，自動對焦可以分成兩大類：一類是基於鏡頭與被拍攝目標之間距離測量的測距自動對焦，另一類是基於對焦屏上成像清晰的聚焦檢測自動對焦。

測距自動對焦

測距自動對焦主要有紅外線測距法和超音波測距法。

紅外線測距法 該方法的原理是由照相機主動發射紅外線作為測距光源，並由紅外發光二極體間構成的幾何關係,然後計算出對焦距離。

超音波測距法 該方法是根據超音波在數位相機和被攝物之間傳播的時間進行測距的。數位相機上分別裝有超音波的發射和接收裝置，工作時由超聲振動發生器發出持續超音波，超音波到達被攝體後，立即返回被接收器感知,然後由積體電路根據超音波的往返時間來計算確定對焦距離。

紅外線式和超音波式自動對焦是利用主動發射光波或聲波進行測距的，稱之為主動式自動對焦。

聚焦檢測自動對焦

聚焦檢測方法主要有對比度法和相位法

a 對比度法 該方法是通過檢測圖像的輪廓邊緣實現自動對焦的。圖像的輪廓邊緣越清晰，則它的亮度梯度就越大，或者說邊緣處景物和背景之間的對比度就越大。反之，失焦的圖像,輪廓邊緣模糊不清，亮度梯度或對比度下降；失焦越遠，對比度越低。利用這個原理，將兩個光電檢測器放在CCD前後相等距離處，被攝影物的圖像經過分光同時成在這兩個檢測器上，分別輸出其成像的對比度。當兩個檢測器所輸出的對比度相差的絕對值最小時，說明對焦的像面剛好在兩個檢測器中間，即和CCD的成像表面接近，於是對焦完成。

b 相位法 該方法是通過檢測像的偏移量實現自動對焦的。

在感光CCD的位置放置一個由平行線條組成的格線板，

線條相繼為透光和不透光。網路板後適當位置上與光軸對稱地放置兩個受光元件。網路板在與光軸垂直方向上往復振動。當聚焦面與網路板重合時，通過格線板透光線條的光同時到達其後面的兩個受光元件。而當離焦時，光束只能先後到達兩個受光元件，於是它們的輸出信號之間有相位差。有相位差的兩個信號經電路處理後即可控制執行機構來調節物鏡的位置，使聚焦面與格線板的平面重合。

各種自動對焦的特點

各種自動對焦方式各有其局限性。例如紅外測距和超聲測距的對焦方法，當被測目標對紅外光或超音波有較強的吸收作用時，將使測距系統失靈或對焦不準確；而對比度法聚焦檢測受光照條件的制約，當光線暗弱或被攝體與背景明暗差別很小時，對焦就會有困難，甚至失去作用。

套用分析

當兩個檢測器所輸出的對比度差值絕對值最小時是最佳狀態，我們假定兩個檢測器所輸出的對比度差值的絕對值為m, 要使m最小，必須多次移動鏡頭後再利用差值法逐次逼近.多次移動鏡頭需要耗費很多時間，而數位相機對於對焦時間又有一定的要求，這本身是一對矛盾，所以折中的辦法就是，在滿足使用的情況下，給定一個值，我們暫且假定為Q,只要m < Q ，我們就認為是對焦成功。

所以我們可以得出下列結論：

a Q值設定的越小自動對焦的精度就越高，對焦的速度越慢。反之Q值越大，對焦精度就越低，對焦的速度就越快。

b 圖像的反差越大，光線強，差值法逐次逼近的速度越快，容易滿足對焦條件。

c 圖像的反差越小，光線弱，差值法逐次逼近的速度越慢，不易對焦，光線很弱時，根本無法完成對焦。

從而我們即可知道在不同的情況下，根據我們的需要來設定這個Q值，以滿足要，但我們可以從相機的不同設定中看到對焦速度的差別。

我們可以簡單將數位相機的套用分為以下幾檔：

a 高精度檔 此檔對焦最慢，對光線要求高。

b 普通精度檔 此檔對焦最一般，對光線要求不是太苛刻。

c 次精度檔 此檔對焦速度稍快，但精度有所下降。

d 低精度檔 此檔對焦速度最快，但對焦的精度很低。

實例說明

下面結合FZ10我們分析一下不同的對焦速度的套用：

做為數位相機的套用，我們就很容易的將FZ10的各種固化模式進行歸類：

微距模式就是FZ10的小花模式應該屬於高精度檔，一般拍時光線不錯，自動對焦慢點沒關係，主要是要獲得最高清晰的圖像。

A/S/M等FZ10的模式應該屬於普通精度檔, 這是一種折中的模式，雖然不是最高精度，但可以得到很好的自動對焦速度.

跟蹤對焦模式就是FZ10的運動拍模式，對焦速度稍快.

FZ10錄像模式精度很低，同時要求快的對焦速度，低精度檔對它適合。

後面是二張測試圖，分別用FZ10的小花模式和M模式，曝光參數完全相同，用三角架和自動對焦拍攝加自拍，距離約為6m,焦距為432mm.

從對FZ10的實際測試，微距模式對焦速度明顯慢於普通模式，但對焦的精度高於普通模式。

方式

DSLR大致包括如下3種自動對焦方式：

1. 單次自動對焦

2. 連續自動對焦

3.3.自動切換/人工智慧伺服/最近主體先決的動態自動對焦

首先，我們先來看看最為常用的單次自動對焦。其工作過程是通過半按快門來啟動，在焦點未對準確前對焦過程一直在繼續。一旦處理器認為焦點準確以後，只要將快門完全按下就完成了一次拍攝過程，同時自動對焦系統停止工作。

如果在對焦完成提示音之後，全部按下快門之前，被攝物體移動了。由於是“單次”自動對焦所以在完全按下快門之後就可能看到一張模糊的圖片。當然這是一種比較誇張的說話，這么說是為了更好為說明連續自動對焦做個鋪墊。

由於單次自動對焦的特點所至，在拍攝靜止不動的物體時（如風景、微距攝影、人物合影等）是最為合適的選擇。這種對焦完畢後焦點自動鎖定，只要半按快門不放，就可以重新構圖拍攝的方式操作非常簡便。

第二，我們再來看看最適合拍攝運動中物體的連續自動對焦。由於上面說到的單次自動對焦方式不能很好的“跟蹤”運動中的物體，給一些拍攝帶來了很大的麻煩，因此也就產生了連續自動對焦方式。

與單次自動對焦不同的是，連續自動對焦在處理器“認為”對焦準確後，自動對焦系統繼續工作，焦點也沒有被鎖定。其目的在於當被攝體移動時，自動對焦系統能夠實時根據焦點的變化驅動鏡頭調節，從而使被攝物一直保持清晰狀態。當然，相機的對焦框也要實時的對準被攝體，這樣在完全按下快門的時候就不用擔心被攝物對焦不準確的問題了。

連續自動對焦多用在處於運動中的物體拍攝，比如體育比賽中拍攝運動員、新聞發布會中拍攝發言人以及撲捉運動中的動物的精彩瞬間等等。並且，針對於DSLR無須膠片的優勢，只要結合高速的連拍功能就可以比較輕鬆的拍攝出一組精彩照片。

最後，我們要來看看自動切換/人工智慧伺服/最近主體先決的動態自動對焦是如何工作的（為了敘述方便，以下簡稱智慧型對焦）。從理論上說有了單次自動對焦和連續自動對焦，就應該能夠滿足各種不同拍攝場景的需要了。但是在長期的實際拍攝過程中，還是會發現一些問題，比如說長期處於連續自動對焦的DSLR的耗電量比較大的問題。當然，最主要的還是怕出現一個可能隨時移動的被攝物從相對靜止狀態轉換到運動狀態，或者相反的情況。而智慧型對焦的出現很好的折中解決了上面提到的問題。這種將單次自動對焦和連續自動對焦結合起來的方式更加適合在被攝物動靜不斷切換的場景下使用。DSLR根據被攝物的移動速度自動選擇對焦方式，內部的測距組件一直不斷地測量自動對焦區域內的影像，並實時傳送到處理器中。當被攝物靜止不動時選擇單次自動對焦，當被攝物運動時，選擇連續自動對焦。由於切換工作交由處理器來完成，因此您只需要按動快門就可以了。

需要注意的是，前兩種提到的自動對焦方式是最普遍、最常用的，無論是哪家DSLR廠商基本上都按照上述名稱命名。而第三種提到的方式無論各家起什麼樣的名字，其工作原理基本上是相同的都是根據主體離哪個對焦點近選擇哪點進行自動對焦，而自動對焦點越多，相應的被攝物被準確對焦的機率也就大了。

html5新元素屬性——autofocus屬性

autofocus屬性規定在頁面載入時，域自動地獲得焦點。

注釋：autofocus屬性適用於所有<input>標籤的類型。

實例

User name: <input type="text" name="user_name" autofocus="autofocus" />