自动调焦系统框图
前一节我们介绍了焦点检测(相位检测)系统的原理。现在介绍自动调焦系统(主要是焦点调节部分)的工作原理。在AF单反机中，焦点调节的动力来源主要是微型电动机(即马达)，这里称为AF马达。根据AF检测模块、计算机和AF马达三个部分的位置分布，可分成三类型式：
(1) 三个部分全部分配在镜头内，如Pentax ME-F、Olympus OM-30和Canon T80等。另外还有Sigma 55-200/4.5 UAF和Tamron 70-210/4AF镜头等。
(2) 三个部分全在机身内，而镜头只有传动机构，称之为机身驱动型；
(3) AF马达在镜头内，其余部分均在机身内，称之为镜头驱动型。
无论是机身驱动型还是镜头驱动型，由于AF检测模块的体积较大，一般都装在机身反光镜箱底部。机身驱动型和镜头驱动型AF系统各有优缺点，细节留待第四章分析。
相机的整个AF系统由主CPU(中央处理器，可以认为是微型计算机的代名词)、AF CPU、接口电路IC集成块、存储器、驱动电路和AF接口电路、AF马达等组成。机身内包含有两个CPU，一个专用于自动调焦处理，一个则用来作为总控制。
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自动调焦系统原理图 |
当照相机的AF CPU收到来自AF检测模块的调焦信号之后，就马上计算出散焦量和散焦方向，然后根据这些量再计算出相应的控制量，输出给焦点调节机构。焦点调节机构由微型驱动电动机(也称AF马达)和相应的接口电路组成。
从原理图中可看出，由于AF检测模块装在反光镜箱底部，AF单反机的反光镜与常规的手动调焦单反机有所不同，倒是与带点测光方式的单反机类似，有一块比较小的副反光镜。主反光镜的中央部分是半透明的，让光线通过这一部分而进入副反光镜，副反光镜再将光线反射至AF检测模块上。
当光线照射在AF检测模块Ａ时，该模块产生相应的电信号，电信号通过AF接口集成电路B，转换成便于AF CPU处理的数字量。CPU将根据通过镜头触点取到的有关参数 (如镜头焦距、最大光圈、焦点调节范围等) 和接口B来的数字量，进行计算处理，计算出散焦量和散焦方向，然后将控制指令(如镜头的旋转角度多少、向左或向右转)发送给AF马达驱动单元H；在这一单元中，将CPU过来的指令换算成步进马达的旋转角度及相应的脉冲数，然后送出驱动能量给AF马达F，该马达通过齿轮组和镜头卡口的AF联接轴，带动镜头内的活动光学元件旋转，从而达到了自动调焦的目的。
这是一个典型的计算机数字自动控制负反馈系统，检测装置是AF检测模块；执行机构是AF马达；控制器为机身内的AF CPU。
AF马达驱动单元采用的是直接数字控制(DDC)方法。当接到来自AF CPU的转动控制指令后，该单元内的专用数字编码器将转动量转变成一系列的脉冲，并送入AF马达 (该马达是步进马达，如16个脉冲旋转一圈)。AF马达以多段速度转动：启动时以最高速度旋转；到了一定的时间以中速旋转；然后以慢速旋转；当接近焦点时，则以最慢速度接近焦点。这种分段运转方式尤如火车进站一样，当接近终点时，速度也接近为零了，因此准确快速，不会因旋转扭矩过大而超调(即调过头)。
镜头驱动型AF系统的AF马达在镜头内，因此在镜头卡口上就没有AF连接轴。机身只是将调焦信号和电源动力通过电子触点传递给镜头。我们在这里先介绍机身驱动型AF马达，镜头驱动型AF马达将在第四章中介绍。机身驱动型马达为微型步进直流马达，许多新一代AF单反机都采用高速无线圈马达。
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微型马达 |
无铁芯马达 |
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机身驱动型AF马达 | |
早期的AF单反机由于AF速度比较低，在自动调焦会听到几下大小不同的响声，就是多段不同速度而引起的，在被摄体的亮度比较低时，镜头还会来回晃动几个回合才能聚好焦，这是因为AF检测装置的检测范围不宽而造成的.
AF单反机是电子高科技的产物，就其内部的工作原理来看，等同于一台电子计算机。就以机身一体化AF单反机中最老的产品美能达α7000为例。该机内部有两个8位的CMOS(互补型金属-氧化物-半导体场效应管)CPU芯片，其中一个是用于整机总体控制，内有内存为3K(1K等于1024)个字节的只读存储器 (ROM)和96个字节的随机读写存储器(RAM)；另一个CPU专用于自动调焦控制，内有内存为4K个字节的ROM和160个字节的RAM。除此之外，另外还有7块集成电路IC，它们分别是：
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(1) 接口IC：结构为 I2L(集成注入逻辑门电路)，用于控制光圈、快门和显示等；
(2) 存储IC：结构为CMOS，用于存储照相机的曝光参数，如胶卷感光度、拍摄张数、用户设定的光圈和快门速度等；
(3) 驱动IC：结构为双极型IC，用于控制相机的电动卷片器和AF驱动马达；
(4) AF接口IC：结构为I2C，对AF检测模块CCD进行采样，并转换成数字量送入AF CPU中；
(5) 显示IC：结构为CMOS，用于控制取景框和显示面板的参数显示；
(6) 测光IC：结构为双 MOS，用于测光和闪光灯测光控制；
(7) CCD IC：CCD 测距组件，用于测量相位差. |
两只CPU和7片IC集成电路加在一起，相当于一个由150,000只晶体管所构成的电路。为了实现精确的控制，照相机内各集成电路和CPU由一个振荡频率为4.194MHz的陶瓷晶体振荡器来同步(该频率也称工作频率)；另有一个振荡频率为32768Hz的石英晶体振荡器用来控制机顶显示面板和取景框中的液晶显示(LCD)。为了不使照相机的体积过于增大，需要将各电路元件均匀地分布在机身内。由于要装入机壳内的元件较多，因此采用了表面安装技术，将电路的各种元器件(片状电阻、片状电容、片状二极管、三极管和集成芯片等)焊接在具有柔轫性的电路板上。这样就可以充分地利用它的柔轫性，尽量布满机壳内有限的空间。
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柔性印刷电路 |
而美能达的第三代AF单反机Minolta Dynax 7xi则首先采用了16Bit的CPU。它的工作频率达20MHz。回想一下，在80年代初风糜全球的微型计算机IBM PC/XT也只是准16位CPU，而工作频率为4.77MHz；而当年与Dynax 7xi同期流行的AST 286微机虽然采用了16位的CPU，但工作频率也只有10MHz。看来新型照相机的电路还要比微型计算机复杂。如果我们都能将这些照相机的内部原理全部弄清楚的话，那么肯定是出色的计算机专家了。但作为照相机使用者，只要知道其大概原理就足够了。
由上面的介绍得知，足见新一代的AF单反机是如何地复杂，由此也注定给这类相机带来一个致命的弱点：没有电池就不能工作了。
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