數(shù)字單反相機跑焦原因分析及測試跑焦的方法

1、一 跑焦對拍攝的影響在數(shù)字單反相機在拍攝過程中，成像后照片上的最清晰點，沒有落在被拍攝物體上所選定的對焦點上。而是偏近（前）了、或者偏遠（后）了。這種現(xiàn)象被簡稱為“跑焦”。通常發(fā)生焦點被改變的范圍在幾毫米到幾厘米范圍之間，在拍攝景深比較淺的情況下，跑焦現(xiàn)象比較明顯。當在拍攝景深較大的情況下，成像后的最清晰點雖然可能被向遠（近）移動，仍然在景深范圍內。跑焦不容易被察覺。這里僅針對相機、鏡頭因素而產生的跑焦做分析。二跑焦的原因分析先介紹數(shù)字單反相機自動對焦系統(tǒng)的工作原理。再結合機身內部各個光路構造做具體分析。在數(shù)字單反相機內，有兩套獨立的自動對焦系統(tǒng)：反差式自動對焦、相位檢測自動對焦。供用戶選擇使

2、用。1. 反差式自動對焦模式，是用液晶監(jiān)視器取景拍攝，簡稱“實時顯示拍攝”。圖1右圖所示了它的光路。鏡頭進入的光束直接投射在成像感光元件上，并且通過相機背后的液晶屏幕實時顯示。液晶屏幕顯示的圖像中，有一個可以由操作者改變位置的小對焦框。相機內的處理器根據(jù)這個對焦框內圖像的反差情況，驅動鏡頭對焦伺服馬達，來回找尋到最佳對焦點。這種方法，直接根據(jù)最終成像，做往復式自動對焦。對焦精度僅取決反差算法和鏡頭對焦步進位移的精度。能夠比較好地克服機身、鏡頭中存在的多種結構性誤差影響。把跑焦限制在非常小的范圍內?？ㄆ鄼C、微單相機大都采用這種方式。它的缺點是需要對焦框內被攝物有一定反差的條件下，才能進行對焦。

3、另外，由于對焦過程中，需要來回尋找最佳對焦點。對焦速度上略慢。2. 相位檢測自動對焦，也就是取景窗中的點對焦工作模式。它的對焦速度很快，能夠實現(xiàn)單次對焦、人工智能連續(xù)對焦。明顯的跑焦往往發(fā)生在這種工作模式下。圖3是佳能550D數(shù)字單反相機，使用佳能EF 50mm f/1.4 USM鏡頭。物距500mm。設置：焦距50mm,光圈1.8。以靶心為對焦點，拍攝的測試結果?？梢钥闯觯谕瑯拥呐臄z條件下，在相位式自動對焦工作模式下拍攝(左圖)，在成像照片上的最清晰點被移近偏離了靶心，在0到-1之間。發(fā)生了跑焦。而反差式對焦工作模式下拍攝的照片（右圖），最清晰段在0附近，+1到-1附近的虛化基本對稱。對焦

4、點基本正常。下面結合相位檢測自動對焦的光路構造和自動對焦工作原理，對跑焦成因做分析圖1圖1左圖是相位檢測自動對焦系統(tǒng)光路，右圖是成像光路。反差式自動對焦系統(tǒng)也用這個光路。圖1左圖中，。鏡頭進入的光束，一部分透過反光板，被裝在后面的小反光鏡，反射到相位檢測自動對焦的感應器AF上。當半按下快門開關時，機身中的微處理器，根據(jù)AF感應器提供的鏡頭對焦環(huán)當前所在位置，計算出達到最佳對焦位置差距，驅動鏡頭做對焦步進，實現(xiàn)對焦。對焦完成后，發(fā)出提示。用戶全按下快門拍攝。這時候，反光板抬升，鏡頭進來的光束通過快門，投射在成像元件上，完成拍攝曝光。圖1右圖這種結構中，AF感應器、成像元件分別構成了兩個獨立的“焦

5、平面”，當這兩個獨立的焦平面之間的距離，夾角關系，在完全符合設計精度的情況下，自動調焦后才能在成像元件上獲得對焦點處最清晰的圖象。由于在制造過程難以保證它們的絕對一致。加上更換不同品牌的鏡頭的差異因素。因此，這些誤差都需要通過適當?shù)恼{整來消除，以使機器工作在良好的狀態(tài)?；驹硎窍韧ㄟ^外加輔助檢測手段，測量出這個誤差。然后把修正參數(shù)存入機身內處理器中。以后每次做點對焦時，處理器根據(jù)它，給鏡頭加一個對焦步進的附加修正量，來達到最佳對焦。這種設計思想，有利于降低制造成本。它很好地解決了制造誤差。由于機身內沒有設計并加入誤差的檢測，對焦控制過程仍屬于開環(huán)控制。對于出廠后，在各種使用條件下，所帶來的二

6、次誤差，不能很好地解決。這樣使得下列因素都有可能導致跑焦：1. 機身內部的兩個焦平面間的三維空間位置發(fā)生改變。導致內部對焦系統(tǒng)光路與成像系統(tǒng)光路間原有的光程比例關系被改變。a) 如果是兩個焦平面的空間光程距離超過規(guī)定范圍?？赡軐е略谒械膶裹c上拍攝都出現(xiàn)焦點一致前移或者后移。通常以前移為常見。b) 當兩個焦平面的夾角超過規(guī)定范圍，在不同的對焦點上焦點有的會發(fā)生前移，而有些可能發(fā)生后移。2. 鏡頭安裝上機身卡口后，實際光軸與設計的理想光軸不完全重合，導致鏡頭到AF感應器光程和成像光程兩者的比例關系發(fā)生變化。3. 不同品牌的鏡頭間，被驅動后，對焦位移步進存在微小差距。那么這種誤差多大才能導致發(fā)生

7、跑焦呢？通過下面的例子，我們可以大致上有點了解。例：鏡頭焦距50mm，拍攝距離0.5米，光圈系數(shù)，佳能50D,APS-C畫幅相機上拍攝。求景深近界和景深遠界、最大焦深。根據(jù)景深計算公式：前景深L1=FL2/（f2+FL）（1） 后景深L2=FL2/（f2-FL）（2）式中：容許彌散圓直徑。APS-C畫幅成像元件上的容許彌撒園直徑通常取9mmf鏡頭焦距 F鏡頭的拍攝光圈值 L對焦距離 L1前景深 L2后景深 分別得到前景深為：2.4mm后景深為：再通過物象公式: 1/f=1/u+1/vf焦距，u物距，v像距有最大像深 =后景深*v /u得到最大像深為：從上面例子看出，當AF感應器與成像元件兩光路

8、間的光程誤差，超過最大焦深后，既。可察覺到跑焦。通過以上分析，我們得到以下認識：1. 相位式自動對焦系統(tǒng)，成像與對焦感應器被設計、安裝在不同的兩個焦平面上。由于沒有加入誤差檢測、實時校正。跑焦的范圍取決于結構精度。并且會隨著誤差大小而變化。2. APS-C畫幅的成像元件，比全畫幅的成像元件尺寸小30%。彌散圓直徑縮小。在相位式自動對焦工作時，當出現(xiàn)同等情況的光程誤差時，比全畫幅相機具有更明顯地影響。3. 跑焦主要發(fā)生取景窗中的點對焦工作模式。而在反差式對焦系統(tǒng)中，由于采用全閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)設計。對焦光路與成像光路是公用的，不存在光路間的光程誤差。使得它在補償鏡頭、機身等結構誤差的能力強于相位式

9、對焦系統(tǒng)。消除了上述導致跑焦的因素。4. 當在取景窗中點對焦工作模式的拍攝中，隨著加大光圈、拉長鏡頭的焦距、以及拉近拍攝距離，拍攝景深將隨之變淺，同時焦深也變淺。跑焦影響更加明顯。反之，拍攝景深比較大的境況下，即使用有跑焦的器材拍攝出的照片，也很難察覺到有明顯的跑焦現(xiàn)象。5. 存在跑焦的器材，在淺景深拍攝情況下，采用“實時顯示拍攝”對焦模式，能大大地減低跑焦的影響。三測試跑焦的方法1. 測焦卡，可下載、打印后自制。2. 相機快門速度，應該工作在高于安全速度。相機固定在三腳架上。3. 根據(jù)測焦卡要求，相機鏡頭光軸與測焦卡平面保持一定夾角。并與測焦卡底平面平行。4. 保證拍攝的環(huán)境亮度。不要用日光

10、燈等閃爍光源照明。避免在因亮度不夠、或因閃爍影響對焦精度。5. 最好用快門線或延遲快門觸發(fā)。減少機身觸發(fā)抖動的影響。6. 把鏡頭的光圈開到最大，以獲取比較淺的景深。7. 把鏡頭拉到最長焦距，盡量控制比較淺的景深。8. 相機設置在相位檢測自動對焦（單點對焦）工作模式下，使用中心對焦點，對準測焦卡靶心。半按下快門，等自動對焦完成后，再全按快門拍攝。9. 相機設置在屏幕對焦工作模式下，把對焦框移動至屏幕中心，對準測焦卡的靶心對焦拍攝。拍攝后，比較兩種對焦工作模式下的照片。靶心應該都是最清楚的。如果屏幕對焦工作模式下拍攝的照片，靶心是最清楚的。而相位檢測自動對焦（單點對焦）工作模式下，拍攝得照片，最清楚的地方不在靶心，就可以判斷，存在跑焦。單反相機其光路結構設計大體相似。所以在點對焦拍攝（相位檢測自動對焦）跑焦因素都存在。一些高端相機中，加入了AF微調功能，容許用戶通過相機菜單選項和按鍵自行加入對焦補償參數(shù)，來抵消跑焦因素。但在變焦鏡頭上，由于焦段不同，補償很難做到一致。此方法效果尚不夠理想。跑焦往往在APS相機裝上大光圈鏡頭，拍攝非常淺景深的情況下