自动对焦，这是大家最为熟悉的相机功能，但是对焦组件也是现代相机最核心的功能组件之一。对焦功能看似简单，我们抬手间就能完成，但是其实对焦功能是相机上科技含量最高的技术之一。下面我们就来看一下从胶片时代到数码时代，相机对焦系统是如何发展的，现阶段的对焦技术又有着哪些瓶颈需要解决，为何中国相机制造业为何难有自己的相机对焦技术。

·对焦起步从对焦检测是理论支持

要了解中国自动技术的发展与现状，我们就必须从自动对焦的发展历史说起。在相机诞生后的一百多年内，手动对焦都是大家操纵相机拍摄的唯一方式，这种情况一直持续到上世纪六十年代才有了改变。佳能公司在年的科隆博览会上展示了一款自动聚焦照相机，自动对焦这一技术概念第一次进入人们的视线。随后的若干年，自动对焦始终停留在理论层面，直到年，美国亨尼威尔公司推出了第一款可以用于相机系统的自动聚焦系统VistronicSystem，自动对焦才开始真正登上相机舞台。

自动对焦相机最早是佳能提出，然后由美能达发扬光大

相机对焦的第一个难题，在于如何解决对焦检测问题，也就是如何从人为判定相机对焦成功，变成相机自动识别对焦成功。自动对焦系统刚开始大规模应用于民用相机，是上世纪八十年代，当时的对焦系统分为两类系统，主动对焦检测和被动对焦检测。

所谓主动检测，就是相机本身发出超声波或者红外线等等，通过物理方式进行测距，类似于我们使用的雷达。相机内置信号发生设备，发出声波或者红外线，然后接受物体反射的信号，来检测相机距离被测物体的距离，从而依靠测定的距离进行自动对焦。这些技术是主动对焦技术，这些技术的好处是在对焦检测不灵敏的时代，可以避免光线不好的情况下对焦失效，但是问题也在与此，遇到例如玻璃、或者会吸收红外线或者超声波的物体，主动对焦就无法正确判断距离了。

宝丽来SX-70SonarAF采用超声波测距对焦

除了主动对焦检测，大家越来越发现，被动对焦检测其实是相对更加实用的，被动对焦检测，也是如今现代相机的对焦方式。说白了就是依靠镜头收集物体反射的光线信息，然后通过相机对物体的光线信息进行判定，从而判断是否合焦。这种方式后来又分为了两种形式，对比度检测和相位检测。这两者的关系，我们会在第三页为大家讲到。

现在从相机到手机，各类对焦系统都是属于被动式

从实际来看，对焦检测是相机相机迈向自动对焦的第一步，也是理论支持，也是任何一个公司想要发展对焦系统的前提和基础。有了对焦检测系统，自动对焦就需要进入第二个阶段，如何实现自动对焦。这一过程的实现，比对焦判定来的更困难，经历了数十年的发展和改变，也是决定一个相机系统或者相机镜头对焦速度的重要因素。下一页，我们就来看一下对焦马达的发展概要。

·对焦马达的进化近代数码相机的焦点

相机能够判定对焦是第一步，所以有些胶片数码相机，虽然机身有对焦的合焦提示，但是并没有机身自动对焦功能，这很大一块是因为机身或者镜头并不具备对焦马达。相机需要一个工具，能够像人手一样推动镜头前后运动，实现对焦，这个工具，就是对焦马达。

最早的对焦镜头，以佳能和理光为例，并不是现在的设计，而是对焦检测组件和对焦马达都在镜头上，甚至于镜头上还带有了电池，为镜头提供对焦驱动力。在70年代，大部分自动对焦相机都是采用镜头内置对焦检测组件+对焦马达的方式，但是这种方式让镜头变得又大又沉。

最早很多厂商，都把对焦组件和对焦马达放在镜头里

不管怎么样，早期的马达真的是简单的对焦马达，而不是现代意义的镜头马达。随后，大家为了推进对焦马达普及，采用了更多的策略，其中最重要的一项便是“变更卡口”。美能达为了自动对焦，从MD卡口变成了后来的A卡口，也奠定了美能达自动对焦相机的基础。佳能在经过了早期的自动相机后，也改用了现在大家熟悉的EF卡口，其余厂商更不用多说，大部分现代卡口的奠定，与85年之后的自动对焦相机兴起有着很大的关系。当然，尼康并不愿意放弃数十年的F卡口，因此在很长时间内，尼康镜头的对焦马达都内置在了机身内。

尼康在当时不换卡口，良好的兼容性得到了很大成功，但是后续发展上就缺乏竞争力了（F是尼康第一台整合后的自动对焦相机）

相机马达，最早的马达就是大家熟悉的线性马达，如今在很多入门级镜头，例如佳能和尼康的老版本18-55mm上依然能够见得到。这类马达通俗来说就是微型电动机作为推动力，在运作时会发出“zengzengzeng”的声音。这类马达结构简单，工艺成本低，是大量入门级镜头的首选，但是这类马达的推动力低下，很难推动大尺寸的长焦镜头或者大镜片的广角镜头，而且对焦速度慢，不适合在高端镜头上应用。

一些老的入门镜头，还是普通的线性马达

解决这一问题，数码相机迎来了最具重要性的设计原理：超声波马达。超声波马达的原理这里不做过多介绍，但是超声波马达具有耗电低，扭矩大的特点，可以用很小的电量，快速且准确的推动大重量的对焦镜片组运动。超声波马达发展与上世纪80年代，在80年代末期开始得到应用，如今各家的马达基本都是超声波马达，具有环形/微型等不同型号，是现在最重要的对焦马达。

超声波马达拆分开，核心部件就是这么一组组件

在近两年，高端镜头型号依然是坚守超声波马达阵地，但是一些入门级镜头，特别是APS-C套机镜头，逐渐开始使用步进式马达，佳能叫做STM马达，而尼康叫做AF-P马达，这类马达的特点是体积更小，而且对焦速度接近于超声波马达，这将是未来一段时间对焦马达的另一个发展方向。

国内对焦马达技术还处于日本厂商在90年代的起步水平，还有很长路要走

不管怎么说，相机马达是相机实现自动对焦的另一个层面。马达看似简单，实际上需要复杂的机械设计，而且对加工精度要求很高，特别是超声波马达，几乎仅有几家大公司有着成熟的技术支持。国产相机要实现真正自主的对焦技术，马达方面是必须要攻克的技术难题。现在我们有着自己的对焦镜头，像永诺，像小蚁微单，但是并没有谁能够自主生产高规格对焦马达系统，所以真正意义上抗衡原厂，或者哪怕和腾龙适马甚至刚起步的三阳光学相媲美的对焦镜头，离我们都还有很长的时间差距。

·相位检测与对比度检测现代对焦系统的奠基者

对焦检测组件和对焦马达，是构成相机自动对焦系统的两大核心。但是只有核心还不够，我们知道现在的对焦系统很智能，可以单点对焦，可以多点对焦，可以单次对焦，也可能自动追焦，这都得得益于对焦检测系统的不断升级。可以把对焦马达理解为自动对焦功能的“实践者”，那么对焦检测系统则是自动对焦功能的“指挥系统”。这套指挥系统的发展，经历了很长的过程，其中也淘汰了大量的厂商和产品。

对焦系统非常复杂，是相机中技术含量最高的组件之一

说到对焦检测的发展首先我们先要明白两套对焦检测系统。首先说一下相位检测，相位检测是单反系统上最常见的，也是胶片时代中二者的胜出者。简单来说，光线通过镜头之后，会分出一小部分传输到对焦组件上。对焦组件会通过一个小光学镜片，将光线一分为二，通过电子元件将光线转化为电信号，对比两者的相对位置差异，达到符合的位置，就说明对焦合焦。相位对焦的特点是，我们可以判断出，相机对焦是出于前焦还是后焦，不用去猜测我们需要向什么位置进行对焦调整。

相位对焦的优势在于，相机知道每次调整后的对焦状况

与相位对焦不同，对比度检测的方式，是通过连续的对焦侦测，找到画面中对比度最大的一个点，从而判断焦点。这套系统的优势在于，可以比相位检测更精准，机会不会出现对焦失误。但是问题也在这里，我们需要不断侦测，相机并不知道现在的对焦状态是焦点太过于靠前，还是过于靠后，因此对焦速度要比相位对焦更慢，而且光线较弱的情况下对比度很低，对比度检测很难在弱光环境下实现对焦。

对比度检测，相机并不知道每次的对焦位置，因此需要反复测试

可以说，相位检测对焦，奠定了现代单反相机的对焦基础，而对比度检测则奠定了卡片相机和微单的对焦基础。从实际应用来看，对焦系统还有一个问题，如何解决连续追焦问题。连续追焦说白了就是对于运动物体的预判，判断物体的运动轨迹和运动方向，这里就要引出另一个对焦原理，十字型对焦点。

追焦系统中，十字型对焦点非常重要，这也是为什么相位对焦模块追焦要比微单好很多

十字型对焦，顾名思义就是对焦检测模块中，一个对焦点的检测模块分成一个十字形状排列，这也是大家

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