近代TTL自动对焦时代来临
目前的数码单反自动对焦系统是从美能达Maxxum 7000开始的(1985年);这型相机在日本和亚州叫做A7000(或Alpha 7000)、在北美是Maxxum 7000。Maxxum 7000之所以留名相机史主要是它使用了一套全新的相位检测技术,在自动对焦时比较快也比较准确,所以推出之后十分成功,变成各家追赶的对象,目前所有数码单反相机都使用相位检测自动对焦系统。
下左图是一台美能达Maxxum 7000早期版本,从照片可以看出相机已经全部电子化,旧式的转盘和旋钮都改成按键,上片和倒片也变成自动的(没有上片扳手和倒片旋钮)。Maxxum 7000的自动对焦机制和上一代机型类似,反光镜后面有副镜、自动对焦系统在反光镜室下方。除了相位检测技术之外,美能达还发展出装在机身内的小型对焦马达,于是Maxxum 7000机身可以用四节AAA电池提供包含自动对焦在内的电力,使自动对焦镜头变小变轻、而且也比较便宜。Maxxum 7000镜头座有螺丝起子头样的机身对焦马达转轴,镜头后方则有螺丝头驱动机制,这与目前有机身马达的机型无异。
美能达Maxxum是第一台近代自动对焦机型,有相位检测和机身内小型对焦马达的创举,这些都成为后来自动对焦机型的模。但是美能达面临两件法律上的纠纷。第一件是小事,Maxxum 7000在北美地区上市时,Maxxum的xx是写成一个字(上右图),但是这个写法和Exxon石油公司的商标相似,所以Exxon要求美能达限期改善,因此只有最早期一批数量不多、销北美地区的Maxxum 7000使用这个写法。第二件却是大事,当时开发出很多自动对焦系统专利的美国厂家霍尼韦尔控告美能达侵权,经过冗长的法律程序后,美国法院判决美能达败诉,赔偿霍尼韦尔一亿两千七百多万美元。无论如何,美能达Maxxum 7000是开近代单反相机自动对焦先河的机种,此后自动对焦机型不断涌现,各家做出无数的改良才有今天可靠、快速、准确的自动对焦系统。
简化的相位检测概念是这样的。镜头的影像经过副镜被反射到在反光镜室底部的自动对焦模块,模块中有两个小透镜、各自撷取在对焦点区域两边影像的小部份,再投射到分成两组的CCD数组上。概念上这两个小透镜的位置在感光芯片后方,它们把撷取到的影像在CCD数组上聚焦(见下图)。如果镜头对焦准确,这两个重新聚焦的像会在各自CCD数组中央(图中黑线),两者之间(预先知道)的距离是对焦准确时的相位(phase)。但若镜头成像位置在感光芯片前方(图中蓝线),CCD上像之间的距离比较近,也就是相位比较短;反之,但若镜头成像位置在感光芯片后方(图中红线),CCD上两个像之间的距离比较远,也就是相位比较长。所以,从比较准焦相位和非准焦相位之间的差异,就可以算出镜头对焦时的移动方向和距离,再向镜头下达移动的指令、一次把镜头放到定位,从而对焦成功。
L:镜头,S:感光芯片,M:小透镜,C:CCD数组,d:CCD数组中心距离
上面是一个简化的说明,但各家的相位检测自动对焦技术差不多都是从这个基本型式演化出来,在此不作深入探讨。