舉例說明：數(shù)碼相機除中央對焦以外的各種對焦的光路學意義

相機鏡頭無論結(jié)構(gòu)多么復雜，實際上都可以被視為一片凸透鏡，從基本的光學原理我們可以看到，凸透鏡軸心以外無論什么方向來的光線，在通過凸透鏡后，都會被折射，而交匯于一點，這些光線的交會點被稱為焦點，通常將能夠清晰成像位置上所有點組成的平面叫做焦平面，對于那些處在焦平面的物體，相機都能清晰的拍攝下來，而離焦平面前后越遠的景物，圖象就越模糊。


自動對焦原理


一、手動及自動對焦原理

對于離鏡頭遠近不同的物體，通過鏡頭后要在固定的位置清晰成像就需要進行對焦（調(diào)焦）。直觀來說當鏡頭調(diào)好焦距后，被攝體就會特別清晰。傳統(tǒng)相機絕大部分鏡頭的對焦方式都是改變菲林面與鏡片之間的距離，在取景時若人為用手來調(diào)整此距離就被稱為手動對焦方式。數(shù)碼相機鏡頭在光學原理上與傳統(tǒng)相機沒有任何不同，只不過在焦平面處將菲林換成了CCD而已。




手動及自動對焦原理



在相機發(fā)明后的大部分時間中，都采用手動對焦的方式，直到本世紀六十年代后期，微電子技術(shù)大發(fā)展并在相機上加以應用后，才出現(xiàn)自動對焦的概念。相機自動對焦是一個復雜的光電一體化的過程，簡單說其基本原理是將物體反射的光讓相機上的光電傳感器接受，通過內(nèi)部智能芯片處理，帶動電動對焦裝置進行對焦。

目前大多數(shù)數(shù)碼相機的自動對焦，都采用被動式：即直接接收分析來自景物自身的反光，利用相位差原理進行自動對焦的方式。這種自動對焦方式的優(yōu)點是自身不要發(fā)射系統(tǒng)，因而耗能少，有利于小型化。對具有一定亮度和反差的被攝體能理想的自動對焦，在逆光下也能良好的對焦，且能透過玻璃等透明障礙物對焦。?

個別高檔數(shù)碼相機也同時結(jié)合了主動式自動對焦方式，即相機上有紅外線或超聲波甚至激光發(fā)生器，發(fā)出紅外光或超聲波到被攝體，相機上的接受器接受反射回來的紅外光或超聲波進行對焦，其光學原理類似三角測距對焦法。主動式對焦由于是相機主動發(fā)出光或波，所以可以在低反差、弱光線下對焦，而且對細線條的被攝體和動體都能自動對焦。恰好彌補了被動式自動對焦的不足。

另外還要提到的一點是，現(xiàn)在大多數(shù)自動對焦鏡頭都為內(nèi)聚焦鏡頭（internal focusing）。普通鏡頭對焦時是將鏡頭旋離膠片，使鏡頭筒延長。內(nèi)聚焦鏡頭對焦時，是裝于鏡頭筒內(nèi)的部件移動聚焦，鏡頭筒沒有延伸變化。


對于多點自動對焦也不能一概而論，我們還要分清其對焦點是否能手動選擇。在多點自動對焦的基礎(chǔ)上，現(xiàn)在還有產(chǎn)品采用了更為高級的FlexiZone AF/AE技術(shù) ，即可以在全畫面任意位置手動選擇對焦點，這無疑大大擴展了畫面的對焦區(qū)域和構(gòu)圖的靈活性，使用FlexiZone AF/AE技術(shù)，即使取景器畫面中的焦點的位置及曝光重點偏離中心甚至在邊緣，相機也可以完全控制。這一自動對焦技術(shù)，完全超越了傳統(tǒng)相機的固定式多點自動對焦。




數(shù)碼相機自動對焦技術(shù)



現(xiàn)在數(shù)碼相機越來越重視自動對焦功能，尤其是幾家傳統(tǒng)相機的生產(chǎn)商，將傳統(tǒng)單反相機中的高級自動對焦技術(shù)也應用在數(shù)碼相機中。比如尼康很早前就將其5點智能對焦技術(shù)用于其數(shù)碼相機中。而美能達DiMAGE F100是世界上第一部支持區(qū)域自動對焦、景物跟蹤自動對焦以及自動數(shù)碼預置程序?qū)构δ艿臄?shù)碼相機。區(qū)域自動對焦和景物跟蹤自動對焦功能使相機能夠通過三維空間為拍攝提供相當精確的對焦操作。如果要拍攝移動景物，則可以激活景物跟蹤對焦系統(tǒng)，激活的自動對焦傳感器可以顯示對焦框并隨著景物的運動而移動。這部相機還支持自動數(shù)碼預置程序?qū)构δ?，可自動在五種預置程序中選擇最合適的對焦模式，使曝光操作和圖象處理效果達到最優(yōu)。


佳能的PowerShot S60

此外有些數(shù)碼相機（如佳能的PowerShot S60）還具有特殊的“包圍對焦”功能。對于選定的焦點，可拍攝3張照片，一個在選定焦點之前，一個在選定焦點之后，特別適合于難以精確對焦的微距攝影。佳能相機還有連續(xù)的AF模式，使得相機能夠自動連續(xù)聚焦，而無須中途按下快門釋放按鈕，連續(xù)的AF模式對拍攝移動的目標非常有用。而Sony F717/F828的激光全息對焦技術(shù) (Laser light illumination)能在完全在黑暗的環(huán)境中進行對焦，獲得清晰的畫面。


索尼f828


由于目前大多數(shù)消費級數(shù)碼相機不具備多點自動對焦功能，這里再談一下對于不具備多點對焦功能的產(chǎn)品，我們可以使用對焦鎖定功能進行彌補。即在半按快門的同時，使主體處在AF區(qū)域內(nèi)，這時就鎖定了被聚焦物體的位置。然后，一直保持半按住快門按鈕，重新構(gòu)圖，再按下快門即可拍到所選擇主體清晰的畫面。而且大多數(shù)產(chǎn)品在鎖定對焦的同時，也鎖定曝光量，確保用戶能夠得到對焦及曝光都正確的照片。

數(shù)碼相機手動對焦的應用

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，自動對焦技術(shù)也得到了極大的發(fā)展，能夠適應絕大多數(shù)拍攝情況，但不論現(xiàn)在數(shù)碼相機上的自動對焦技術(shù)多么先進，由于現(xiàn)實的拍攝環(huán)境及對象千變?nèi)f化，自動對焦總有失誤和難以勝任的時候。我們還離不開完全由人工控制的手動對焦。比如采用被動式對焦技術(shù)的產(chǎn)品，對細線條的被攝體自動對焦較困難，在低反差，弱光下的對焦也很困難。而采用主動式對焦技術(shù)的產(chǎn)品也存在當被攝體能吸收光或波時的對焦困難，還存在透過玻璃對焦困難等缺點。因此是否具備手動對焦功能，是衡量一臺數(shù)碼相機功能完善與否的重要標準。

由于數(shù)碼相機本身是光電一體化的電子產(chǎn)品，因此與傳統(tǒng)相機不同，在數(shù)碼相機上自動對焦方式應用非常廣泛，反而有很多產(chǎn)品都不具備完善的手動對焦功能。即使有也和傳統(tǒng)相機上采用的雙影合一連動測距、裂像式微棱等輔助手動對焦不同，大多數(shù)數(shù)碼相機（專業(yè)型單反數(shù)碼相機例外）的手動對焦實際上仍為原始的目測估算距離的對焦方式。即估算出被攝體的大致距離后，用按紐設(shè)定對焦距離。只有美能達A2、SONY F828等個別準專業(yè)數(shù)碼相機可以使用鏡頭上的對焦環(huán)進行手動對焦。此外理光的GX等數(shù)碼相機能夠通過機身按鈕直接連續(xù)對焦，也比較有特色。另外在手動對焦時由于數(shù)碼相機的液晶顯示屏通常較小，而且像素數(shù)也較少，因此很難精確地檢查對焦是否清晰，好在有些數(shù)碼相機可以放大液晶顯示屏上的圖像來檢測對焦狀況。


美能達A2

有一些低檔數(shù)碼相機并不具備任何對焦功能，但同樣能在大多數(shù)情況下拍攝出清晰的畫面。要談這個問題，首先講一下“景深”的概念：因為“清晰”并不是一種絕對的概念，所以，對焦點前后一定距離內(nèi)的景物的成像都可以是清晰的，這個前后范圍的總和，就叫做“景深”。 對于短焦距、小光圈的鏡頭景深比較大，人們就稱對焦點前后的能清晰成像的距離為超焦距。數(shù)碼普通傻瓜相機和一些低檔數(shù)碼相機，就利用了短焦鏡頭在一定距離之后的景物都能比較清晰成像的特點（超焦距），省去了對焦功能，降低了產(chǎn)品成本。普通民用數(shù)碼相機CCD面積大大小于35毫米膠片，因此在同樣焦距和光圈下，數(shù)碼相機的景深也要大不少，一方面使利用超焦距的成功率大大提高，另一方面也使得用數(shù)碼相機拍出淺景深作品很難。

靈活使用數(shù)碼相機的手動對焦功能除了可彌補自動對焦的不足外，還有很多其他應用。比如使用手動對焦配合超焦距的應用，可以方便的抓拍動態(tài)景物，在拍攝無限遠畫面及微距拍攝時往往也要用到手動對焦，使用手動對焦還能提高數(shù)碼相機的反應速度。因此靈活應用手動對焦也是我們使用數(shù)碼相機應該掌握的重要技巧。