# Autofocus

L'autofocus (o AF) è un automatismo elettromeccanico applicato ai sistemi ottici (tipicamente, obiettivi fotografici) che permette di ottenere e di mantenere in modo automatico, la messa a fuoco su un soggetto. In campo fotografico, entra in modo massivo negli anni 1980-1990, sulle fotocamere reflex a pellicola di piccolo formato, per poi perfezionare la sua efficienza su quelle digitali, nel nuovo millennio.
I sistemi di autofocus semplici, si basano su un singolo sensore di messa a fuoco. Quelli avanzati, invece, consistono in un gruppo di sensori: ad esempio, il sistema della Nikon D300s dispone di 51 sensori, ognuno controllato da parte del fotografo, in modo da mettere a fuoco il soggetto voluto. Le più moderne macchine fotografiche utilizzano i dati dell'autofocus anche per aiutare nella misurazione della luce.
Le fotocamere AF sono in grado di misurare più aree dell'immagine e di decidere dove si trova il soggetto; alcune sono addirittura in grado di capire se il soggetto si sta muovendo, allontanandosi o avvicinandosi all'obiettivo, di stimarne la velocità e l'accelerazione e di seguirlo mentre attraversa l'immagine. Per cui, in molte occasioni, il sistema autofocus è preferibile per velocità e accuratezza rispetto al sistema manuale; tuttavia, sono due sistemi differenti, per fotografie differenti, che non conviene confrontare, ma usare entrambi, quando necessario.

## Storia

La prima fotocamera prodotta in serie dotata di autofocus fu la Konica C35 AF, una compatta presentata nel 1977. Seguì nel 1978 la Polaroid SX-70 Sonar OneStep, la prima reflex ad esserne dotata. La prima reflex 35 mm fu invece nel 1981 la Pentax ME-F e nel 1983 seguì la Nikon F3AF. Nel corso degli anni '80 poi questa tecnologia si è diffusa gradualmente sulla maggior parte delle fotocamere e ad oggi è presente praticamente su tutte, salvo alcuni modelli destinati ad utilizzi particolari.

## Tipi di sistemi autofocus

Ci sono due diversi tipi di sistemi per la messa a fuoco automatica::
* sistemi attivi
* sistemi passivi

### Sistemi attivi

I sistemi attivi, solitamente, lavorano in due fasi
* misurazione della distanza (indipendente dal sistema ottico)
* regolazione della messa a fuoco sul sistema ottico
Ci sono vari modi per misurare una distanza. I principali sono gli ultrasuoni (alcune fotocamere Polaroid come la Spectra e l'SX-70 Sonar), la luce (alcune fotocamere compatte, i primi camcorder) o tramite raggio laser.
Gli ultrasuoni vengono emessi dalla fotocamera che, misurando il tempo di ritorno del suono per riflessione, calcola la distanza del soggetto.
I sistemi che utilizzano la luce infrarossa si basano solitamente su una triangolazione. La camera scandisce con luce infrarossa la scena e poi rileva l'angolo di riflessione da parte del soggetto. Le Nikon 35TiQD, 28TiQD e la Canon AF35M utilizzano questo sistema.
I sistemi basati sul raggio laser determinano la distanza tramite il tempo impiegato dal raggio laser per ritornare indietro.
La messa a fuoco sull'ottica è di solito controllata elettronicamente. I dati ottenuti dalla misurazione della distanza vengono elaborati da una unità elettronica che attiva un sistema meccanico o elettromeccanico per adattare ai dati la messa a fuoco.

### Sistemi passivi

I sistemi passivi non utilizzano alcun tipo di energia (in forma di raggi elettromagnetici o onde sonore) da inviare al soggetto dalla fotocamera. Al posto di questo, i sistemi passivi utilizzano la luce naturalmente riflessa dal soggetto, la misurazione viene effettuata attraverso la lente effettiva e in questo modo, l'autofocus passivo non utilizza praticamente per niente la misurazione della distanza del soggetto. In scene troppo scure, i sistemi passivi possono venire aiutati da un "fascio di assistenza dell'autofocus", che illumina la scena. La messa a fuoco, anche in questo caso, può essere raggiunta in due modi:
* rilevamento della fase (Phase Detection Auto Focus – PDAF)
* misurazione del contrasto (Contrast Detection Auto Focus – CDAF)
Il rilevamento della fase consiste nel dividere la luce in ingresso in due immagini e nel compararle, determinando fin da subito se è necessario una correzione e in quale direzione, la precisione della correzione dipende strettamente dal numero di punti/pixel del sensore di fase, questo sistema viene utilizzato nelle macchine Reflex sia digitali che a pellicola. La misurazione del contrasto consiste invece nel determinare quando la massima messa a fuoco corrisponde al massimo contrasto, all'interno del campo del sensore, per questo non riesce a determinare la direzione della correzione e solo in parte di quanto correggere la messa a fuoco, ma raggiunge un elevato grado di precisione, che è strettamente legato alla grandezza del sensore principale, tale soluzione è la più semplice da utilizzare sulle apparecchiature digitali.

### Pro e contro dei due sistemi

I sistemi attivi, tipicamente, non possono mettere a fuoco attraverso finestre o altre superfici trasparenti, dal momento che la maggior parte di queste superfici riflettono onde sonore o luce infrarossa. Con i sistemi passivi questo solitamente non è un problema, a meno che il vetro non sia sporco, macchiato o colorato.
I sistemi passivi, a loro volta, non funzionano se il contrasto è basso, tipicamente su grandi superfici monocromatiche (muri, cielo sereno, ecc) o in condizioni di scarsa illuminazione. I sistemi passivi, infatti, dipendono da un certo grado di illuminazione naturale, mentre i sistemi attivi funzionano anche nella totale oscurità.

## Operatività

Il sistema di messa a fuoco a seconda del tipo di sistema può lavorare in modi differenti:
* Messa a fuoco continuo o CAF il sistema di messa a fuoco opera sempre, effettuando correzioni in modo costante e continuo senza interruzioni di sorta.
* Ad intervalli l'autofocus si attiva ad intervalli regolari e recupera l'eventuale messa a fuoco.
* Su richiesta la regolazione viene effettuata alla richiesta dell'utilizzatore che impone la correzione della stessa.
La messa a fuoco continua è quella che richiede più energie, ma che permette bene o male sempre la migliore messa a fuoco o comunque sia non troppo distante da quella ottimale, mentre quella ad intervalli ha bene o male i medesimi pregi di quella continua permettendo un consumo minore, ma non è adatta per le situazioni che richiedono cambi di messa a fuoco repentini e frequenti, per quanto riguarda la messa a fuoco su richiesta risulta adatta per tutte quelle situazioni in cui non è necessario cambiare la messa a fuoco, come le riprese a distanza fissa, situazione in cui non serve una continua regolazione e che anzi potrebbe in brevi frangenti causare una perdita di messa a fuoco.
Inoltre la messa a fuoco può utilizzare varie strategie in contemporanea, facendo cooperare soluzioni attive e passive.