单反相机自动对焦系统是现代摄影的核心技术之一,它通过精密的光学、机械和电子协同工作，帮助摄影师快速、准确地捕捉清晰影像，其原理本质上是相机通过传感器分析画面中的对比度或相位信息，驱动镜头内的对焦镜片移动，直至主体成像最清晰的过程，这一过程看似简单，实则涉及多个子系统的精密配合。
单反相机自动对焦的核心原理可分为相位检测对焦（PDAF）和对比度检测对焦（CDAF）两类，但主流单反相机以相位检测对焦为主，因其具备高速、精准的优势，尤其适合动态主体拍摄，相位检测对焦的工作逻辑类似人眼判断距离：通过分裂光线，左右两侧传感器分别接收光线，计算左右影像的“相位差”，若相位差为零，说明光线聚焦在传感器上；若相位差为正或负，则说明焦点偏前或偏后，处理器据此驱动镜片向对应方向移动，直至相位差归零，这一过程依赖相机内置的自动对焦模块，该模块通常由数十至数百个对焦点组成，每个对焦点包含微透镜阵列和光电二极管，负责捕捉分裂后的光线信息。
对焦系统的组成可拆解为三大核心部件：对焦模块、驱动马达和图像处理器，对焦模块是“眼睛”，负责采集相位差或对比度数据；驱动马达是“肌肉”，负责推动镜头内的对焦镜片组移动；图像处理器则是“大脑”，负责计算对焦数据并下达指令，镜头内的对焦马达类型直接影响对焦性能：超声波马达（USM）通过超声波振动驱动，兼具高速和静音优势；步进马达（STM）则采用电磁脉冲驱动，更适合视频拍摄的平滑对焦，高端单反还配备双马达或纳米涂层镜片，进一步减少对焦时的抖动和噪音，提升响应速度。
对焦模式的选择是摄影师应对不同场景的关键,单次自动对焦（AF-S）适合静态主体，如风光、静物摄影，对焦完成后焦点锁定，主体移动则不再追踪；连续自动对焦（AF-C）适合动态主体，如运动、野生动物摄影，处理器持续追踪相位差变化，实时调整焦点；智能自动对焦（AF-A）则由相机自动判断主体状态，在静态与动态模式间切换，单反还支持手动对焦（MF），通过旋转镜头对焦环实现精确控制，常用于微距或弱光环境。
对焦点的数量和分布直接影响对焦的灵活性,入门级单反通常有9-45个对焦点，中高端机型可达上百个，且对焦点覆盖范围更广，部分高端机型配备“十字对焦点”，其传感器可同时检测水平和垂直线条的对焦信息，精度显著高于普通对焦点（仅检测单一方向），佳能EOS R5的1053个自动对焦点覆盖约100%画面，索尼A1的实时眼部对焦甚至能识别人眼、动物眼并持续追踪，极大提升了拍摄成功率。
弱光环境下的对焦是技术的难点,当光线不足时，相位检测对焦模块接收的光线信号减弱，对焦精度下降，为此，单反相机配备了对焦辅助系统：对焦辅助灯通过发射红外光或可见光，为对焦模块提供照明；部分机型支持低光度对焦，通过提升传感器感光度或延长曝光时间，在极暗环境下（如-4EV）仍能完成对焦，镜头的最大光圈也影响弱光对焦能力，大光圈镜头（如f/1.4）能进入更多光线，提升对焦模块的信噪比。
现代单反相机还引入了混合对焦技术,结合相位检测与对比度检测的优势：先用相位检测快速锁定主体大致位置，再用对比度检测进行微调，实现“快而准”的对焦体验，尼康D850的混合对焦系统在拍摄视频时，能兼顾相位检测的追踪速度和对比度检测的精度，减少“拉风箱”现象。
尽管自动对焦技术不断进步,仍可能出现跑焦问题，其原因包括镜头与机身的校准偏差、主体移动速度过快、对焦点选择不当等，为解决这些问题，高端单反支持AF校准功能，允许用户根据镜头特性调整焦点位置；部分机型还提供对焦区域模式，如区域AF、扩展AF动态范围，帮助摄影师在复杂场景中精准捕捉主体。
相关问答FAQs：
Q1：单反相机的相位检测对焦和对比度检测对焦有什么区别？
A：相位检测对焦通过计算左右光线的相位差直接判断对焦方向和距离，速度快、精度高，适合动态场景，但依赖专用对焦模块；对比度检测对焦通过检测画面对比度峰值判断焦点，无需专用模块，但速度较慢，容易“拉风箱”，多用于微单或视频拍摄，单反以相位检测为主，部分机型通过混合对焦结合两者优势。
Q2：为什么单反相机在弱光环境下对焦困难？如何改善？
A：弱光环境下，对焦模块接收的光线信号强度不足，传感器难以准确分析相位差或对比度，导致对焦缓慢或失败，改善方法包括：使用大光圈镜头（如f/1.8）提升进光量；开启对焦辅助灯；选择带有低光度对焦功能的机型；手动切换至高对比度区域对焦再构图；利用三脚架稳定机身，延长曝光时间辅助对焦。
