吳嘉寶 1996.7.7
為了讓更多人更喜歡照相,長久以來世界各地的照相器材商,一直在攝影的「自動化」上投入最大的心力。自動測光是最早解決的問題,接著是自動曝光、自動裝填軟片、自動捲片、退片以及自動沖片處理等等。而自動調焦一直是最困難最不容易克服的一種。
1977 年日本 KONICA 率先採用美國 HONEYWELL 公司研究成功不九的自動條教裝置 VISITRONIC AUTOMATIC FOCUSING SYSTEM,推出世界第一架自動調焦相機 KONICA C35 AF,相機調焦自動化的風潮於焉展開。
我們人類超作相機時「調焦」的動作,包括以下三個主要步驟:一、轉動鏡頭,使鏡頭的胴身伸長或縮短。二、判斷鏡頭在該鏡胴的伸縮量下形成的影像是否清晰。三、如果判斷影像是清晰的,立即停止轉動鏡頭。
這三個看似簡單的動作對機械的自動化而言,自動轉動或停止轉動鏡頭都是輕而易舉,但是如何判斷影像是否清晰卻極端困難。目前是面上的自動調焦相機大致分為自動測距和自動測焦兩大類。前者先由特殊裝置測出相機製被照體之間的距離,在一這個距離把鏡頭的胴身轉到定位上。後者一面轉動鏡頭胴身,一面由特殊裝置同時測定鏡頭當時所得到影像的焦點是否清晰,清晰時則命令鏡頭停止轉動。
KONICA C35 AF 的自動調焦系統採用的是自動測距離的方式。由曼史多(NORMAN L. STAUFFER)率領 HONEYWELL 公司一組工程師足足研究十年,才大功告成的 HONEYWELL VISITRONIC AUTOMATIC FOCUSING YSTEM(簡稱 VAF)是使用兩個極微小的「影像檢測器」來擔任自動測距的責任。
兩個「影像探測器」各由五片顯微級的感光半導體和大規模集積電路組成。左右並列的兩個「影像探測器」前方有一個導置的三菱鏡。三菱鏡前方左右各有兩面鏡片,可以將被照體身上的局部影像反射至三菱鏡,在由三菱鏡分別反射進入左右的「影像探測器」中。兩個「影像探測器」內的五片感光半導體可以用影像裡的明暗細節的變化來認識分辨影像的內容。相機在需要調焦時,前方右側的鏡片為固定不動,反射送進右邊影像探測器的影像自然固定不變。前方左側的鏡片則左右不停轉動,在轉動時鏡片反射送進左邊影像探測器的影像內容當然會不斷的改變。此時左右兩側的影像探測器都會把各自接受到的影像內容,送入大規模積極電路中計算。計算所得到的資料如果顯示兩個影像的內容完全相同,則電路會一旦先行記憶這個左右影像相同的狀態(鏡片的轉動量或位置)。
此時左側的鏡片仍然繼續往前轉動。但是電路很快會發現剛才左右影像相同的狀態已經不再出現。等到鏡片轉動到盡頭之後,電路自動發出信號命令左側鏡片開始逆向轉動。此時鏡片一面轉動,電路一面計算鏡片轉動到剛才左右影像相同的狀態為止所需的時間。這個時間便是被照體與相機之間的距離。在這同時電路會依靠這個計算的結果(攝影距離),再度發出命令控制鏡頭的馬達將鏡頭轉到正確的攝影距離的位置上。自動對焦的過程這才完成。
與 VAE 方式的還有以 OLYMPUS C-AF 代表的 FCM SYSTEM(FOCUS CONTROL MODULE)和以 CANON AF 514 XL-S 為代表的 SST SYSTEM(SOLID STATE TRIANGULATION)等兩種。
以上三種 AF 系統共同的缺點是:一、當現場的照明光線比較暗,或被照體本身反差太弱時,不是無法測定距離就是無法精密測距。二、近距離測距時會有平形視差的誤差出現。三、測距所需時間太長,攝影反應太慢。為了改善這些缺點 CANON AUTOBOY 和 MINOLTA HIMATIC AF-D 都採用測距時從相機機身上發射紅外光以補助測距的(照射光主要測距)方式測定距離。但是這種方式遇到無法有效反射紅外線的被照體時,測距就變得十分困難。
同樣是自動測定距離美國的 POLAROID 相機則採用獨自的(超音波測定)方式。攝影時先從相機身上的超音波發射裝置發射超音波,在依自被照體將超音波反射回來所需的時間來測知攝影距離。這種方法最大的優點使可以不受攝影現場或被照體本身反差的強弱影響,但是透過自動測距的功效了。
先測定攝影距離,再依該距離調整攝影鏡頭的鏡頭長度的方法固然可以暫時解決業餘用小型相機的自動調焦的問題,但是作為 135 相機主流的單眼相機卻一直遲遲無法自動調焦化。直到 1980 年前後 HONEYWELL 再次開發成功單眼相機專用的自動調焦偵測裝置。
TCL(THROUGH CAMERA LENS)IMAGE SENSER。U3 NIKON F-3 為首的日製相機立刻一致採用了這種自動調焦裝置。具備自動調焦性能的 135 單眼相機於是大量出現在 1982 年在德國歌隆舉行的攝影器材大展(PHOTOKINA)會場上,135 單眼相機的自動調焦化才真正展開。TCL IMAGE SENSER(影像焦點偵測器)主要由四十八個 CCD(CHARGED COULER DEVICE,荷電藕合體)和塑膠鏡片等組成。安置在攝影鏡頭的光軸後方得每一各(影像焦點偵測器,兩行,每行各 24 個)的表面都個別覆蓋一各直徑只有 0.2 mm 的超小型鏡片,可以將鏡頭射入的光線聚集在 CCD 上。每一個 CCD 又分別由兩各感光晶片組成,其中一個只能接收並對鏡頭上半部射入的光束感光,一個則對鏡頭下半部射入的光束。
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