什么是自动对焦？

自动对焦是什么？其基本原理是什么？

2024-05-26

对焦是一个指的是在拍摄前调整好焦点的距离，以使希望拍摄的主体清晰。其基本原理是通过相机光学系统中的镜片组前后移动以改变“像距”（凸透镜到成像平面到间的距离），从而使物像恰好落在底片或感光元件上。

相机的镜头由多面镜片组成，而对焦这一操作，实际上就是通过调节镜头中的镜片间的离，使得不同位置的物体都能形成清晰的影像。

自动对焦可以被分成两大类：

主动式对焦

主动式对焦的原理是通过测量与被摄主体的距离（测量的方式类似声纳，通过超声波或其他手段，通过反射进行测距）来确定和被摄主体间的距离，然后据此调节镜头距。因为是基于反射测量距离，所以可以在对比不明显、弱光的环境下进行对焦，但是缺点也很明显，那就是对于无法反射（如玻璃）的主体则会失效。

被动式对焦种的“被动”指的是相机需要依赖被摄主体的反光来确定如何调节镜头，因此被动式的对焦在弱光或低反差的条件下对焦效果不佳。常用的被动式对焦有两种方式：

相位对焦又被称为相位检测对焦，其原理是通过将进入镜头的光线投射到“相位检测传感器”上，然后传感器对镜头径向两方的光线进行对比，从而确定镜头的调节方向和距离，如下图 1：

反差对焦，也被称为对比度对焦。这种对焦方式基于一个假设：“当被摄主体清晰时，其对比度应该是最高的”。为了实现这种对焦方式，相机需要不断地计算被摄主体成像的对比度，并前后调节镜头以确定适当的像距。

如果比较相位对焦和对比度对焦的原理可以发现，相位对焦能够直接确定镜头移动方向和距离，而反差对焦则需要通过“尝试”才能确定方向和距离，因此理论上相位检测会比反差对焦更快。但是相位检测需要额外的硬件支持，因此并不如反差对焦来得通用。