自动调焦原理

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1、自动调焦(AF)原理自动调焦(AF)系指由照相机根据被摄体距离的远近，自动地调节镜头的对焦距离。自从1977年第一架实用型自动调焦照相机诞生以来，许多照相机生产厂家均开展了对自动调焦系统的研究，从而产生了形形色色的自动调焦系统。根据所基于的原理，可以分成测距法和像检测法(又称调焦检测法)两大类，下列是自动调焦系统的分类：┌│─反射时间测量法(主动型)┌│─VAF　┌─测距法──┤┌─被动型────┼─STT│└─三角测量法──┤└─FCMAF系统─┤└─红外主动型││┌│─对比度检测法(反差检测法)└─像检测法─┤┌─TCL系

2、统└─相位检测法──┤└─透镜分离器系统最早出现的实用型AF系统是美国亨尼威尔(Honeywell)公司于1975年研制、1977年在KonicaC35AF上出现的VAF系统；1979年出现了采用红外线主动型AF系统的CanonAF35M；1981年出现了采用SST(固态三角测量)的CanonAF35ML和日本精工研制的FCM系统。上述均属三角测量系统，虽然名称不同，但工作原理是类似的。1978年出现了采用超声波AF系统的宝丽莱(Polaroid)SX-70SONARAF，这是一种基于反射时间测量法的系统，也属主动型，利用超声

3、波回波时间来测量距离。像检测法属于被动型，主要有两种形式：对比度检测系统和相位检测系统。对比度检测AF系统最早出现在1981年推出的PentaxME-F单反机上，这是利用当影像最清晰时，成像的反差最大的原理而制成的，与手动调焦的磨砂屏焦点检测法的原理相似。最早采用相位检测法的AF系统是美国Honeywell公司于1981年研制的TCL系统，首次出现在1982年推出的OlympusOM-30单反机上。测距法主要应用于旁轴平视取景的袖珍相机上，而像检测法则用于单镜头反光照相机上。由于红外线主动型AF系统具有结构简单、成本低廉等特点

4、，在现代袖珍相机中占有很大的比重；而且现在的AF单反机大多采用相位检测AF系统，因此这里仅介绍红外线主动型和相位检测型AF系统。SST系统还见于少部分AF变焦袖珍相机(如SigmaAFZoomSuper28、70、100等)，但工作原理与VAF类似；超声波主动型AF系统只出现在美国宝丽莱公司生产的拍立得(又称瞬时得或立时得)相机上，故这里不予介绍。自从自动调焦相机(特别是AF单反机)出现以来，引出了许多崭新的概念和功能，熟悉和理解这些概念和功能会有助于我们能更好地操纵新型相机，使拍摄工作更富有实效，也使我们能从形形色色的名词和

5、功能中分辨出哪些是实用的和哪些是花架子，可以避免陷入相机广告中闪烁其词的语句和对摄影器材追求的泥潭中，因而也有利于选购合适的相机。本章中所介绍的主动型AF系统是原理性的，在实际的照相机中，照相机生产厂家对这类AF系统的不足亦是进行了大量的改造工作，如采用了多束红外线测距等，而且AF级数也越来越多，有些主动型AF系统已经是无级聚焦了，即聚焦级数为无穷多，其性能也越来越接近被动型AF系统。相位检测型被动式AF系统已经为AF单反机所普遍采用，虽然聚焦精度较高，但由于其固有的特性，在低亮度场合是不灵敏甚至不能正常工作的。加上AF照明器

6、，就基本上解决了这类系统的不足。在AF单反机的发展历程中，自动聚焦技术的飞速发展自不待言，从原来的单纯模仿手动聚焦的单一方式发展到宽区自动聚焦、焦点预测自动聚焦、自动确定被摄主体位置和自动变焦构图等，大多数自动聚焦相机都具有可以单手操作、眼睛不离取景窗就能修改参数等优点，这一切都是手动聚焦照相机所不能做到的。简言之，只要改变了原来使用手动聚焦相机的习惯和克服对新机种的心理障碍，就会觉得自动聚焦相机是要比手动聚焦相机好用得多。从固定焦点到自动调焦从照相机的发展历史来看，在焦点调节方面，经历了焦点不变——>焦点

7、可调——>固定焦点——>自动调焦等阶段。我们先说明为什么固定焦点照相机能得以流行的道理；然后再说明调焦的必要性，从而过渡到自动调焦。我们先来看一组数据。假设照相机镜头焦距为35mm(相当于小广角镜头)，其调焦距离L(指被摄主体平面至镜头理想成像平面——即胶卷平面——之间的距离)固定于2.5m处，容许弥散圆直径为0.033mm，那么镜头光圈系数f与胶卷平面至清晰范围最近点L1及最远点L2的关系为：(L1和L2的单位为m，本节所提及的有关概念的准确定义及公式请参见【景深概念与计算】)。表1f22.845.68111622L12.2

8、02.101.971.821.621.441.201.01L22.893.083.424.105.429.65∞∞如果容许弥散圆直径取0.05mm，则表2f22.845.68111622L12.081.941.781.591.381.180.950.77L23.143.504