? ? ? ? 相機鏡頭對焦測試是對相機的焦距和物距是否相匹配。物距簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是相機和物體之間的距離。而焦距是相機成像時(shí)從鏡片中心到成像平面的距離，也可以理解為是透鏡中心到其焦點(diǎn)的距離。焦距的單位用mm(毫米)來(lái)表示，鏡頭的焦距一般都標在鏡頭的前面，如f=50mm標準鏡頭，28-70mm是最常用的鏡頭、70-210mm則是長(cháng)焦鏡頭了。在手動(dòng)對焦時(shí)用戶(hù)通常修正鏡頭去檢測焦距。一旦被拍攝物體在焦點(diǎn)上，物體就會(huì )在圖像上呈現最大空間頻率。
? ? ? ? 相機的自動(dòng)對焦系統（AF）可以用來(lái)檢測物體距離并且自動(dòng)調整鏡頭適應這個(gè)距離，從而使得拍出來(lái)的照片清晰度最高。自動(dòng)對焦系統是探測器和制動(dòng)器的一個(gè)組合，管理著(zhù)設置鏡頭到物體之間的正確距離，一般我們常用的都是AF，而哪些專(zhuān)業(yè)的大神一般都是使用MF。我們假設物體是在相機自動(dòng)對焦系統前面。物距就是物理上的定義，相機和物體之間的距離。物距的測量是基于被動(dòng)或主動(dòng)測量。在主動(dòng)自動(dòng)對焦系統中，距離的測量是直接使用激光測距儀或超聲波方法。這個(gè)就收集到物距然后被使用去控制鏡頭的制動(dòng)器。被動(dòng)系統并不直接測量物距，使用的是成像系統去定義物距。兩種主要的方法是相位探測和對比度探測。這些方法合并在一起稱(chēng)為混合系統，在今天的相機中也使用。
自動(dòng)對焦的方法
? ? ? ? 純粹的對比度自動(dòng)對焦方法是“試驗和誤差”的方法。當在圖像中的一個(gè)位置或多個(gè)位置的對比度被測量時(shí)，要進(jìn)行掃描無(wú)窮遠和最近的焦距之間的所有可能的范圍，通過(guò)這種方式控制鏡頭的制動(dòng)器。如果物面和焦平面相等，在焦平面上的所有點(diǎn)的點(diǎn)擴展函數是最小的，就會(huì )有最大的空間頻率響應和對比度。因此在掃描后，制動(dòng)器會(huì )設置鏡頭在有最大對比度的位置。對比度自動(dòng)對焦是通過(guò)使用實(shí)際的成像系統作為重點(diǎn)探測器。自動(dòng)對焦系統通過(guò)成像系統得出最佳的對焦位置并且根據此控制制動(dòng)器。這個(gè)系統是潛在的非常精確的，因為對焦位置是用成像系統優(yōu)化的，因此不需要自動(dòng)對焦系統的校正。
? ? ? ? 單反相機的起源是用相位自動(dòng)對焦，是基于專(zhuān)用的自動(dòng)對焦傳感器。在半透明的主鏡后面有額外的鏡頭和反射鏡系統，是用于探測物面和焦平面之間的相位偏移。意思就是自動(dòng)對焦系統可以測量當前的鏡頭的位置是否造成前焦距或后焦距及鏡頭偏移焦距有多遠。因此所有關(guān)于鏡頭正確位置的信息都計算出來(lái)并應用在鏡頭的制動(dòng)器上。不同于對比度自動(dòng)對焦系統，距離是實(shí)測的然后去控制制動(dòng)器。這個(gè)系統是非?？斓?，因為不需要檢測所有可能的距離。
? ? ? ? 雖然原始的相位自動(dòng)對焦要求專(zhuān)用的傳感器，但是在如今的相機中也使用相同的元素，把專(zhuān)業(yè)的像素集成在成像傳感器上。這些像素在某種程度上是模糊的，自動(dòng)對焦系統可以得出關(guān)于當前竟然的位置可需要修正的位置。在大多數的情況中，相位自動(dòng)對焦像素的一些額外信息被用于加速對比度自動(dòng)對焦系統，因為它的距離需要檢測。因此這兩種方法是可以合成在一起使用。
? ? ? ? 對焦直接影響分辨率。自動(dòng)對焦系統的任何震動(dòng)都會(huì )導致分辨率測量結果的不同。因此我們可以在測試自動(dòng)對焦系統性能的時(shí)候帶著(zhù)分辨率測試的流程。額外的分辨率測試要求最好的對焦。我們是基于分辨率測試去檢查自動(dòng)對焦的重復性和精確度。
重復性
? ? ? ? 理想情況下，AF系統的動(dòng)作只是取決于物體的距離。因此對于固定的物體距離，AF系統在拍攝多張圖片時(shí)工作方式應該是一樣的。我們定義AF系統的重復性是在鏡頭上的對焦距離的變化性。這有可能是探測物體的距離不同或控制鏡頭的制動(dòng)器的變化不同造成重復星不一樣。在沒(méi)有訪(fǎng)問(wèn)內部位置數據的情況下，是不可能區分這些變化的。因為我們沒(méi)有辦法獲得這些信息，我們檢測AF重復性是直接通過(guò)測量SFR。AF系統的任何變化都會(huì )導致SFR的不同。
精確度
? ? ? ? 我們假設在給定的物體距離的情況下，相機的正確對焦位置會(huì )有最高的空間分辨率。因此AF精確度越好，極限分辨率也就越高。極限分辨率也就是MTF10，因此相機的最高空間頻率會(huì )有著(zhù)10%的SFR。
正式進(jìn)入測試流程
? ? ? ? 待測的相機系統要用鏡頭分辨率測試卡去測試分辨率。對圖卡拍攝時(shí)用的是D50光源，亮度是1000lux。設備要固定在三腳架上，距離的選擇是根據圖卡和成像之間決定的，圖卡的高度要和成像的高度一致時(shí)，用的是這個(gè)時(shí)候的圖卡和相機之間的距離。為了避免因為使用者造成的震動(dòng)對拍攝結果有影響，操作相機時(shí)使用定時(shí)拍攝或者是遙控拍攝。
每個(gè)測試設備都要進(jìn)行兩個(gè)測試流程：
1、AF 這是測試AF性能的。為了保障測試數據能夠得到一個(gè)較好的評價(jià)，操作者會(huì )使用自動(dòng)對焦在每種測試條件下拍攝10張照片。在拍攝圖片之前相機要先對焦在一個(gè)距離近的物體上（把手放在鏡頭前），跟隨焦點(diǎn)并拍攝。
2、MF 這是參考測量去定義理想的對焦位置。AF系統沒(méi)有被激活，操作者在拍攝圖片時(shí)就需要手動(dòng)對焦。如果可以，相機系統的對焦也可以使用屏幕（實(shí)時(shí)觀(guān)察，放大看細節）。從這些圖片中（最少十張，當然也可以拍攝更多）選出最好的一張。最好也就是在圖像中心有著(zhù)最高的極限分辨率。
測試條件：所有關(guān)于圖像質(zhì)量的參數默認的是出廠(chǎng)設置，圖像存儲為8位JPEG，光圈完全打開(kāi)。
? ? ? ? 對于所有圖像，圖像中心的極限分辨率都是基于ISO12233:2014中的算法。這個(gè)方法是基于圖2中的正弦西門(mén)子星。相機還原測試圖案并創(chuàng )建一個(gè)圖像。用軟件去讀取圖像并對圖案中的不同部分去分析。西門(mén)子星周?chē)幕译A是用于線(xiàn)性化和標準化，中心的標記點(diǎn)是作為分析檢測的一個(gè)起始點(diǎn)。從星的外部到中心，圖像的數值伴隨著(zhù)半徑的變化被讀出來(lái)?？臻g頻率可以通過(guò)已知的西門(mén)子星線(xiàn)對（這里是144）和半徑計算出來(lái)。從數值擬合出的調和函數可以計算出調制度。通過(guò)這個(gè)方法，如果RAW數據不能獲得，那么獲得的SFR會(huì )有銳化的增強和其他圖像算法增強，這對于測量極限分辨率是非常有用的。
結論
? ? ? ? 我們主要的目的是找出是否MF和AF都需要測試，以及如果只用AF我們需要拍攝多少張照片，并且仍然能得出極限分辨率的平均值。所有的結果都是從S-SFR測量得出的，使用的MTF10作為極限分辨率。我們評價(jià)了300個(gè)不同的相機/鏡頭組合。160個(gè)定焦鏡頭和150個(gè)變焦鏡頭。一個(gè)相機/鏡頭的組合可以是單反相機或一個(gè)可變鏡頭的相機或一個(gè)固定鏡頭的緊湊相機。測試的變焦鏡頭有著(zhù)三個(gè)不同的焦距。最短焦距（W），最長(cháng)焦距（T）和在兩者之間的焦距（S）。對于所有的鏡頭/相機組合測試MF和AF，必須要保持工作流程一致，這樣對于SFR的評價(jià)才是有意義的。