免对焦相机原理

Question

如题所述

Answer 1

免对焦是非肉眼鉴别的调焦方式。利用物体光反射的原理，将反射的光被免调焦望远镜上的传感器CCD接受，通过计算机处理，带动电动对焦装置进行对焦的方式叫免对焦。它多分为二类：一是主动式，另一个则是被动式。

免调焦具备以下三点特征：

一、以某种方式免判断拍摄者所拍摄的主体；

二、以某种方式测量被摄主体与相机感光元件之间的距离；

三、驱动马达将镜头的对焦装置推到与之相应的距离刻度。

这种对焦方式后来发展了被动式免调焦式，也就是根据镜头的实际成像判断是否正确结焦，判断的依据一般是反差检测式，具体原理相当复杂。因为这种方式是通过镜头成像实现的，故称为TTL自动对焦。也正是由于这种自动对焦方式基于镜头成像实现，因此对焦精度高，出现差错的比率低，但技术复杂，速度较慢(采用超声波马达的高级自动对焦镜头除外)，成本也较高。

作为光学成像系统的核心技术之一，免调焦技术已成功应用于空间光学遥感系统、靶场光学测量系统、免监控系统、显微分析系统以及各种数码相机和望远镜等。在一个成像系统中，准确聚焦是排在所有其他功能之前需要解决的首要问题，其最终效果将直接影响系统的成像质量及后续图像处理和应用的有效性。

而手动对焦，它是通过手工转动对焦环来调节镜头从而使拍摄出来的照片清晰的一种对焦方式，这种方式很大程度上面依赖人眼对对焦屏上的影像的判别以及拍摄者的熟练程度甚至拍摄者的视力。早期的传统望远镜基本都是使用手动对焦来完成调焦操作的。
一般而言，传统望远镜都是手动调焦的；近几年，免调焦技术的逐渐成熟，在望远镜领域才逐步开始渗透。笔者观察，现阶段，免调焦望远镜主要有美国博士能的免调焦运动系列产品和德国视得乐免调焦系列产品，其他品牌产品由于研发技术还不是特别成熟，或者正处于正在研发阶段，并没有成熟的产品上市

Answer 2

对于离镜头远近不同的物体，通过镜头后要在固定的位置清晰成像就需要进行对焦(调焦)。直观来说当镜头调好焦距后，被摄体就会特别清晰。传统相机绝大部分镜头的对焦方式都是改变菲林面与镜片之间的距离，在取景时若人为用手来调整此距离就被称为手动对焦方式。数码相机镜头在光学原理上与传统相机没有任何不同，只不过在焦平面处将菲林换成了ccd而已。
　　在相机发明后的大部分时间中，都采用手动对焦的方式，直到本世纪六十年代后期，微电子技术大发展并在相机上加以应用后，才出现自动对焦的概念。相机自动对焦是一个复杂的光电一体化的过程，简单说其基本原理是将物体反射的光让相机上的光电传感器接受，通过内部智能芯片处理，带动电动对焦装置进行对焦。
　　目前大多数数码相机的自动对焦，都采用被动式：即直接接收分析来自景物自身的反光,利用相位差原理进行自动对焦的方式。这种自动对焦方式的优点是自身不要发射系统，因而耗能少，有利于小型化。对具有一定亮度和反差的被摄体能理想的自动对焦，在逆光下也能良好的对焦，且能透过玻璃等透明障碍物对焦。
　　个别高档数码相机也同时结合了主动式自动对焦方式，即相机上有红外线或超声波甚至激光发生器，发出红外光或超声波到被摄体，相机上的接受器接受反射回来的红外光或超声波进行对焦，其光学原理类似三角测距对焦法。主动式对焦由于是相机主动发出光或波，所以可以在低反差、弱光线下对焦，而且对细线条的被摄体和动体都能自动对焦。恰好弥补了被动式自动对焦的不足。

二、原理
从基本原理来说，自动对焦可以分成两大类：一类是基于镜头与被拍摄目标之间距离测量的测距自动对焦，另一类是基于对焦屏上成像清晰的聚焦检测自动对焦。
1、测距自动对焦：测距自动对焦主要有红外线测距法和超声波测距法。
红外线测距法 该方法的原理是由照相机主动发射红外线作为测距光源，并由红外发光二极管间构成的几何关系,然后计算出对焦距离。
超声波测距法 该方法是根据超声波在数码相机和被摄物之间传播的时间进行测距的。数码相机上分别装有超声波的发射和接收装置，工作时由超声振动发生器发出持续超声波，超声波到达被摄体后，立即返回被接收器感知,然后由集成电路根据超声波的往返时间来计算确定对焦距离。
红外线式和超声波式自动对焦是利用主动发射光波或声波进行测距的，称之为主动式自动对焦。
2、聚焦检测自动对焦
聚焦检测方法主要有对比度法和相位法
a 对比度法 该方法是通过检测图像的轮廓边缘实现自动对焦的。图像的轮廓边缘越清晰，则它的亮度梯度就越大，或者说边缘处景物和背景之间的对比度就越大。反之，失焦的图像,轮廓边缘模糊不清，亮度梯度或对比度下降；失焦越远，对比度越低。利用这个原理，将两个光电检测器放在CCD前后相等距离处，被摄影物的图像经过分光同时成在这两个检测器上，分别输出其成像的对比度。当两个检测器所输出的对比度相差的绝对值最小时，说明对焦的像面刚好在两个检测器中间，即和CCD的成像表面接近，于是对焦完成。
b 相位法 该方法是通过检测像的偏移量实现自动对焦的。
在感光CCD的位置放置一个由平行线条组成的网格板，
线条相继为透光和不透光。网络板后适当位置上与光轴对称地放置两个受光元件。网络板在与光轴垂直方向上往复振动。当聚焦面与网络板重合时，通过网格板透光线条的光同时到达其后面的两个受光元件。而当离焦时，光束只能先后到达两个受光元件，于是它们的输出信号之间有相位差。有相位差的两个信号经电路处理后即可控制执行机构来调节物镜的位置，使聚焦面与网格板的平面重合。

Answer 3

简单地说,对焦决定照片的清晰度.

自动对焦：
传统相机，采取一种类似目测测距的方式实现自动对焦，相机发射一种红外线（或其它射线），根据被摄体的反射确定被摄体的距离，然后根据测得的结果调整镜头组合，实现自动对焦。这种自动对焦方式——直接、速度快、容易实现、成本低，但有时候会出错（相机和被摄体之间有其它东西如玻璃时就无法实现自动对焦，或者在光线不足的情况下），精度也差，如今高档的相机一般已经不使用此种方式。因为是相机主动发射射线，故称主动式，又因它实际只是测距，并不通过镜头的实际成像判断是否正确结焦，所以又称为非TTL式。
　　这种对焦方式相对于主动式自动对焦，后来发展了被动式自动对焦，也就是根据镜头的实际成像判断是否正确结焦，判断的依据一般是反差检测式，具体原理相当复杂。因为这种方式是通过镜头成像实现的，故称为TTL自动对焦。也正是由于这种自动对焦方式基于镜头成像实现，因此对焦精度高，出现差错的比率低，但技术复杂，速度较慢（采用超声波马达的高级自动对焦镜头除外），成本也较高。

手动对焦：
手动对焦，它是通过手工转动对焦环来调节相机镜头从而使拍摄出来的照片清晰的一种对焦方式，这种方式很大程度上面依赖人眼对对焦屏上的影像的判别以及拍摄者的熟练程度甚至拍摄者的视力。早期的单镜反光相机与旁轴相机基本都是使用手动对焦来完成调焦操作的。现在的准专业及专业数码相机，还有单反数码相机都设有手动对焦的功能，以配合不同的拍摄需要。