1 原理介绍：
对焦有三种思路:
1.1点扩散函数“原理:
也就是观测画面中线条边缘的对比度，对比度最高时即合焦。与此同时，对比度最高也意味着入射光线°形成的每个“点”的能量达到最大，因为合焦即光线完全汇聚，所以即可以通过对比度高低来判断，也可以通过能量大小来判断。但问题就是，焦点在前在后所造成的低反差，在反差对焦系统只里没有差别，所以需要推动焦点前后移动反复检测出正确的聚焦位置。人眼看着毛玻璃纯手动对焦Q也是如此。
1.2 测距原理:对焦的本质是测距：
也就是把焦平面推移到你希望合焦的物体上。从某种意义上讲焦点往后的的相距空间内部有无数个合焦平面，你只需要前后移动传感器平面，即可获得焦点推移的效果。因此不论是早期三角函数·黄斑测距，还是激光对焦测距，都是通过判定距离来合焦。缺点是测距的范围有限。
1.3.相位检测原理:
相位对焦虽然也涉及测距，但值得单独一提。
[失焦]时的[画面虚化]，虽然都表现为模糊，但其实分为两种：一种是焦点在前，一种是焦点在后一这两种[虚化]是不一样的，在相位对焦系统只里是可分辨的。也就是说，不管是裂像屏还是dual pixel裂相微透镜，他们都能够直接分辨此刻模糊的画面中的焦点在后还是在前。也正是如此，相位对焦能够直接检测拍摄对象的相对位置，一步将焦平面推移正确，而不用反复拉风箱检测焦点。因此相位对焦是目前最主流的对焦方式。当然也更可以配合反差或激光来获得最准确的结果。相位对焦的问题在于，只能精确检测与对焦模块相垂直或附近角度的线条。纵切的像素检测横向线条，横切的像素检测纵向线条。纵切的像素面对纵向的线条时则左右像素画面一致，这就无法形成上下不一的裂相了。如果你使用过裂像对焦屏只，这个道理就更好理解。
具体而言，单反相机通过在反光镜上挖出半反射区域，让部分原本应该进入取景器的光线射入相位对焦模块，来专门用于对焦。而无反相机只则更多通过在传感器上的掏出几百个像素来作为相位对焦检测点来实现。更高级的传感器，比如佳能新机器以及绝大部分旗舰手机的主摄，则使用全像素双核对焦的方式，把所有成像像素一分为二，全面无死角地参与相位检测，从而实现高速准确的对焦。
当然，一分为四也可以。
参考传送门：
2.实现方法2
通过某种检测手段来获得目标场景在系统中精确的焦点位置，并配合电机驱动来实现合焦，一般可以分为**主动对焦和被动对焦**：
主动对焦：利用测距手段来获得物距，再通过成像模型在实现合焦，比如双目，结构光，tof这种。在平时用到的相机中。
被动对焦，即基于获得的图像信息并根据定义的评价函数来实现合焦。
被动对焦也有两种常用的方法:
第一种是CDAF，也就是根据图像的对比度，或者说是锐度，来进行调焦。在调焦的单位，通过扫描记录各位置处的图像，基于锐度评价函数来计算锐度值(每个图像都有个锐度值) 。锐度评价函数的思想就是在相机聚焦好的时候，图像细节丰富，其局部特征很明显
文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-618798.html
第二种是PDAF，相位检测聚焦，是目前单反相机中普遍的方法，类似人的眼睛通过视差来判断深度的对焦万法，通过相机不同像素的相位差信息，来判断出对焦位置(相位差为零)。光束通过镜头被分成两个部分，分别在不同的两组成像器件上成像。
若合焦，那么两幅图像相同，若离焦，则两幅图像有所偏移。
PDAF通过两幅图像的偏移量。推算出离焦量，从而实现对焦。我们这里的相位差是通过senso产生的，有dual PD，shield pixel等方式。
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- 泛焦
自动对焦功能可以让照片整体都能清晰成像，非常方便。但实际上，即使不使用自动对焦功能，我们也可以拍出对焦清晰的照片。把相机镜头的焦点对在某一个固定距离的位置，就可以大幅改善景深范围内对焦不清晰的状况。当然，仅仅是固定焦距，还不能使近处到远处的成像都很清晰。因此，还需要借助景深。景深指的是在包含准确对焦点的被摄体前后能够清晰成像的距离范围。如果在拍摄时景深很大，那么所拍出的照片的远处和近处就都会很清晰。这种对焦原理就称为超焦距或泛焦。
采用了泛焦的相机一般会搭载焦距较短的广角镜头。并且，在拍摄时要把光圈值调大，并把对焦位置设在距离相机约 2 m ~ 3 m 的被摄体上。
这样一来，拍摄景深就可以从 1 m 左右延伸到无限远。可以进行泛焦拍摄的相机，其优点是不需要对焦操作，但同时因为需要调大光圈值，所以不擅长在暗处拍摄或拍夜景，这是它的一个缺点。一次性胶片相机或者平价数码相机、手机等设备上的相机很多采用了泛焦的对焦方式。 - 区域对焦
在较暗场景中拍摄或进行夜景拍摄时，使用泛焦对焦方式的相机拍出的照片大部分比较暗。这时可以采用另一种能够在拍摄时尽量使用大光圈的对焦方式。具体来说，需要把焦点位置设在分为 3 ~ 5 级的不同地方。与泛焦对焦方式相同，这种方式也是利用景深进行拍摄，但这种方式的景深没有泛焦对焦方式的大。例如，在焦点位置可以更改为 3 个位置的情况下，就需要把景深分为远距离、中距离、近距离3 种，并分别对各个范围应用景深。然后，根据被摄体所处的位置选择焦点位置并拍摄。这样一来，即使不调大光圈值，也能清晰地拍摄出从 1 m 到无限远的景物。这种对焦方式就称为区域对焦（图1）。
常用自动对焦技术
每个区域的景深不需要多么宽广，所以可以使用大光圈拍摄。因此，即使是在较暗的场景中拍摄，画面也不会像泛焦拍摄时那样变暗。另外，采用区域对焦方式的相机一般会采用简单易懂的图标把对应于远、中、近 3 种距离的对焦位置标示出来。
但这种方式也存在缺点，就是有时会因为选了错误的焦点位置而导致拍出的照片没有准确合焦，所以在操作时需要多加注意。现在，由于搭载自动对焦功能的相机已经变得更加廉价、小巧，而且结构简单的泛焦方式更有优势，所以采用区域对焦的相机并没有很多。 - 自动对焦
对焦指的是微调焦点位置并合焦的过程。要改变焦点位置，需要移动 1 枚或多枚镜片，微调镜片之间的间隔。镜片之间的间隔非常小，需要通过连续移动来调整，所以以前都是通过手动拨动对焦环对焦的。像这样的手对焦方式称为手动对焦（Manual Focus，MF）。自动对焦则是可以自动完成对焦过程的功能。目前的数码相机大部分采用的是自动对焦。
自动对焦技术曾经很难实现。因为能精准控制镜片移动的马达的体积很难缩小，而且马达的控制精度很低。但是，随着计算机/半导体技术不断发展，制造超小型步进马达的技术也在不断进步，检测对焦点的技术也达到了应用水平，所以现在的自动对焦技术也已经很成熟了。
自动对焦的检测方法主要分为被动式和主动式。
3.1 被动式
被动式对焦是单反相机、微单相机和卡片数码相机最常用的自动对焦方式，它是通过测量透过镜头的光（影像）与被摄体的距离来检测自动对焦点的。根据实现方式，被动式对焦还可以进一步细分。
与主动式对焦相比，其优点就是即使距离较远也可以检测出对焦点。但这种方式也有不少缺点，比如在较暗的场所或被摄体反差较小时，检测精度会有所下降，而且如果被摄体的中间极其明亮或反差对比只由线条构成，合焦就会比较困难。不过，因为被动式对焦的方式多样，而且技术也在不断提高，所以有很多数码相机采用这种对焦方式。
3.1.1 相位检测AF
单反相机最常用的对焦方式是相位检测 AF。这种对焦方式是通过测距操作测量被摄体与相机传感器之间的距离的，具体来说，就是使用专用的自动对焦传感器，捕捉光通过镜头后形成的两个不同成像，然后根据两个成像之间的偏移量测距（计算出到准确对焦位置的距离），并一次性驱动镜片至准确的对焦位置，迅速完成合焦。这种对焦方式与人用双眼分别判断远和近并测量距离的工作原理非常接近。其特征是只需要移动一次镜片就可以完成对焦，不仅速度快，而且精度也比较高。所以，在运动会、宠物或铁道摄影等被摄体可能发生移动的摄影中，这种高速的对焦方式非常有利。
但这种对焦方式也存在缺点，那就是其结构稍微有些复杂，所以会导致相机机身变大。在单反相机中，对焦时利用了透过镜头射入的光，所以人们有时也会称这种对焦方式为 TTL（Through The Lens）相位检测 AF。
3.1.2 反差检测 AF
反差检测 AF 需要测量被摄体图像中暗部与亮部的对比度，然后找出对比度的峰值，将其判断为对焦位置。这种方式是通过一边移动镜片一边寻找图像对比度峰值部分来检测的，所以需要来回移动镜片。
另外，它还有一个特点，那就是如果在焦点对准的状态下再次启动自动对焦，则焦点会先变成虚化状态，然后再次完成合焦。这种对焦方式一般是不使用专用的自动对焦传感器，而使用图像传感器的图像来检测对焦位置的，所以有时也被称为 CCD-AF 方式。因为这种对焦方式是利用图像传感器所接收的图像进行分析后对焦的，所以我们可以在这个过程中附加各种各样的功能，比如从图像传感器所接收的图像中检测人脸，或者从多个人物中追踪其中一个人进行对焦，从图像中自动检测出笑脸并按下快门等。
这种对焦方式也适用于小型镜头，而且不需要专用的传感器，所以重视机身体积小巧度的卡片数码相机、摄像机或微单相机等通常使用这种对焦方式。
不过，这种对焦方式虽然精度较高，但合焦的处理时间较长（合焦速度较慢）。
3.1.3 外光被动式 AF
外光被动式 AF 是胶片式卡片数码相机等经常采用的对焦方式，使用专用的自动对焦传感器生成两个图像，然后利用三角测量原理使双重影像重合，并测出对比度最大的地方，就可以计算出可以合焦的准确位置。外光被动式 AF 的优点是可以实现高速对焦，缺点是对焦精度没有那么高。
3.2 主动式
主动式对焦通过将光或红外线等照射到被摄体上，并利用三角测量原理进行对焦，或通过让被摄体反射超声波，计算反射时间并利用反射时间测距的方式进行对焦。主动式对焦的优点是，即使是在暗处拍摄，或被摄体反差不明显、重复时，对焦检测的误差也较小。而缺点是当被摄体距离较远或隔着玻璃等时对焦会比较困难，有时甚至对不上焦。
在自动对焦功能刚开始得到应用时，主流的自动对焦方式是被动式自动对焦。但因为被动式自动对焦需要具有驱动装置，会导致相机结构变得复杂，所以主动式自动对焦方式又逐渐成为主流。但随着相机的变焦功能日益进步，焦距逐渐变长，擅长远距离拍摄的被动式自动对焦再次回到人们的视线。于是市面上又出现了采用混合式自动对焦的数码相机，我们可以根据拍摄条件不同区别使用被动式和主动式两种方式。 - 单次 AF 和连续 AF
使用自动对焦功能的相机一般会为了在按下快门前准确对焦而提前检测最佳的对焦点位置。大部分相机的自动对焦功能会在半按快门时启动，然后检测被摄体的位置信息并调整镜片完成合焦。因此，与泛焦的对焦方式相比，自动对焦方式在拍摄时可能需要花费更多的时间。
因为合焦过程需要花费一定的时间，所以有些相机也预设了一些对焦动作。这些对焦动作称为对焦模式，用户可以在拍摄前或拍摄时自由选择模式。
最为简单的对焦方法就是被称为单次 AF（One Shot Auto Focus）的对焦方式。在半按快门按钮时，自动对焦功能启动，它会检测焦点位置并对焦，所以直接按下快门拍摄就可以。如果在对焦后让快门保持在半按状态，那么焦点就会被固定在合焦位置上（AF 锁定），所以如果预先在构图的中央完成对被摄体的合焦，那么即使横向移动改变构图也不会出现脱焦现象。这种拍摄手法称为对焦锁定拍摄。
另外，当对焦位置不准确或被摄体位置发生改变时，就需要再次半按快门按钮，重新找出合焦位置并对焦。
单次 AF 不适合对运动激烈的被摄体进行拍摄。因此，人们又开发出了可以在保持快门按钮处于半按下状态的期间，连续追踪被摄体的运动并对焦的方式。这种对焦方式称为连续 AF 或连续伺服 AF、智能追踪 AF等。
连续 AF 的优点是可以在合焦状态下连拍，缺点则是因为需要频繁测距并移动镜片位置来调焦，所以电池消耗比较快
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