{{위키데이터 속성 추적}}
[[파일:US pat 5589909 fig 2.png|right|섬네일|320px|위상차 검출 방식 개념도]]
[[파일:Coco Peru is told its show time by David Shankbone.jpg|right|섬네일|250px|자동 초점으로 대상을 다양한 방식으로 나타낼 수 있다. 이 사진에서는 초점이 거울에 비춘 사람에 맞추어져 있다.]]
'''자동 초점'''(自動焦點, {{llang|en|autofocus, '''AF'''}})은 특정 물체(피사체)에 초점을 자동으로 맞추는 [[광학]] 시스템([[카메라]])의 기능이다. 현재 시판되는 컴팩트 [[디지털 카메라]]는 [[Through-the-lens|TTL]] 대비 검출 방식을 사용한다. 이들 카메라는 별도의 자동 초점 센서 없이, [[CCD]]/[[CMOS 이미지 센서]]를 통해 얻은 영상의 대비를 분석하여 초점을 자동으로 맞춘다. 현재 시판되는 [[필름]] [[SLR 카메라]] 및 [[디지털 SLR 카메라]]에는 대부분 TTL 위상차 검출 방식(through-the-lens Metering)이 적용된다.

== 개괄 ==
[[파일:US pat 6097894 fig 3.png|right|섬네일|320px|[[캐논 EOS-1D]] 시리즈의 45개 자동 초점 포인트]]
자동 초점 방식은 크게 능동 방식(Active System)과 수동 방식(Passive System)으로 나뉜다. 능동 방식은 거리 측정을 위해 [[카메라]]가 [[초음파]]나 [[적외선]]을 방출하기 때문에 ‘능동’이라고 불린다. 수동 방식은 물체로부터 자연적으로 반사된 빛을 이용하여 초점을 맞춘다.<ref name="norman">Norman Goldberg, Camera Technology - The Dark Side of the Lens, Academic Press (1992).</ref>

단순한 자동 초점 방식은 초점 포인트가 하나뿐이다. 그러나 발전된 자동 초점 방식에서는 초점 포인트를 여러 개 가지고 있다. 예를 들어, [[캐논 EOS 3]] 및 [[캐논 EOS-1D]] 시리즈는 46개의 자동 초점 포인트를 가지고 있다.

자동 초점은 보통 수동 초점보다 빠르고 정확하다. 현재 시판하는 많은 카메라는 프레임(화면)에 자동 초점 포인트를 여러 개 가지고 있으며, 자동으로 피사체를 감지하여 초점을 맞춘다(보통 가장 가까운 물체에 초점을 맞춘다.). 몇몇 컴팩트 카메라와 대다수의 [[SLR 카메라]]는 움직이는 물체의 [[속도]] 및 [[가속도]]를 측정하여 계속적으로 물체에 초점이 맞도록 하는 동체 추적 기능(Predictive autofocus 또는 AI Servo AF 또는 Continuous-servo AF)을 가지고 있다.<ref name="nikon">{{웹 인용 |url=http://www.nikon.com/about/technology/core/software/caf/index.htm |제목=Predictive Focus Tracking System |확인날짜=2009-02-05 |보존url=https://web.archive.org/web/20090129155229/http://www.nikon.com/about/technology/core/software/caf/index.htm |보존날짜=2009-01-29 |url-status=dead }}</ref><ref name="ralph"> Ralph E. Jacobson, Sidney F. Ray, Geoffrey G. Attridge, and Norman R. Axford. The Manual of Photography: Photographic and Digital Imaging (9th ed.). Oxford: Focal Press. {{ISBN|0-240-51574-9}}.</ref><ref name="norman"/>

[[디지털 카메라|컴팩트 디지털 카메라]]에서는 대부분 영상 촬영에 쓰이는 [[CCD]]/[[CMOS 이미지 센서]]를 자동 초점 센서로도 활용한다. [[디지털 SLR 카메라]]의 경우 [[필름]] [[SLR 카메라]]와 마찬가지로 자동 초점을 위한 별도의 [[CCD]]/[[CMOS 이미지 센서]]를 가지고 있다.

== 능동 방식 ==

능동 방식은 거리를 재기 위해 카메라가 [[초음파]]나 [[적외선]]을 내보내기 때문에 ‘능동’이라고 불린다. 보통 다음과 같이 2개의 시스템으로 구성된다.

* 거리 측정 방식
* 광학 시스템의 초점 조절 방식 (렌즈 이동)

이 두 방식은 전자적 혹은 기계적·전기역학적(electromechanical)으로 연동되어 동작한다.<ref name="norman"/>

=== 이용 방식 ===

능동 방식은 [[초음파]]를 이용하는 경우와 [[적외선]]을 이용하는 경우로 나뉜다.

초음파를 이용하는 경우 카메라의 초음파 발생 장치에서 방출된 초음파가 물체로부터 반사되어 오기까지의 시간을 측정하고, 이를 이용하여 거리를 계산한다. 이러한 방식을 사용하는 카메라로는 [[폴라로이드]]의 Spectra, SX-70가 있다.<ref name="norman"/>

[[적외선]]을 이용하는 거리 측정 방법에는 [[삼각 측량]] 및 물체로부터 반사되어 오는 적외선의 세기 측정, 물체로부터 반사되어 오는 적외선의 시간 측정과 같은 세 가지 방법이 있다. 카메라의 자동 초점 방식에는 이들 중 [[삼각 측량]] 방식이 주로 사용된다. 카메라에서 계속적으로 방향을 달리하며 적외선을 조사(照射)하고, 물체로부터 반사되어 오는 적외선의 세기가 최대가 될 때 적외선 조사를 멈춘다. 이때의 적외선 조사 각도로 삼각 측량을 수행한다. 적외선 이용 방식을 사용하는 대표적인 카메라로는 [[니콘 주식회사|니콘]] 35TiQD, 28TiQD 및 [[캐논 주식회사|캐논]] [[캐논 AF35M|AF35M]]을 들 수 있다. 적외선 이용 방식은 몇몇 컴팩트 필름 카메라와 초기의 [[비디오 캠코더]]에서도 쓰인다.<ref name="norman"/>

=== 능동 방식의 단점 ===

능동 방식은 카메라와 물체 사이에 창문이 있는 경우, 많은 경우 초점을 맞추지 못한다. 이는 유리가 [[초음파]]나 [[적외선]]을 반사하기 때문이다.<ref name="norman"/><ref name="sidney">Sidney F. Ray, Applied Photographic Optics</ref>

또한 능동 방식은 초음파나 적외선이 도달할 수 있는 거리에 한계가 있기 때문에 먼 거리에 있는 물체에는 초점을 맞출 수 없다. 또한 TTL([[Through-the-lens]]) 방식이 아니어서 발생하는 시차(parallax) 때문에 카메라 렌즈와 매우 근접한 물체에도 초점을 정확히 맞출 수 없다. 반면에 TTL 수동 자동 초점 방식은 먼 거리에 있는 물체나 카메라 렌즈에 매우 근접한 물체에도 문제없이 초점을 맞출 수 있다.

=== 능동 방식과 디지털 카메라 ===

능동 방식은, 몇몇 예외적인 경우를 제외하면, 현재 시판하고 있는 컴팩트 [[디지털 카메라]]나 [[디지털 SLR 카메라]]에는 쓰이지 않는다. 간혹 [[컴팩트 카메라|컴팩트]] [[디지털 카메라]]나 [[디지털 SLR 카메라]]에 있는 자동 초점 보조광(AF assist beam)을 능동 방식으로 착각하는 경우가 있다. 자동 초점 보조광은 수동 자동 초점 방식을 보조하기 위한 것일 뿐, 능동 자동 초점 방식의 거리 측정을 위한 도구가 아니다.

== 수동 방식 ==

수동 방식은 물체로부터 자연적으로 반사된 빛을 이용하여 초점을 맞춘다. 수동 자동 초점 방식은 크게 3가지가 있다.<ref name="norman"/>

* 이중상 합치 방식 (autofocus rangefinder system 혹은 optical triangulation system 혹은 subject-scanning system)
* 대비 검출 방식 (對比 檢出 方式, contrast detection system)
* 위상차 검출 방식 (位上差 檢出 方式, phase detection system 혹은 phase-difference detection system 혹은 phase comparison system 혹은 phase matching system)

수동 방식은 이중상 합치 방식을 제외하고는 촬영에 쓰이는 카메라 렌즈를 통해 들어오는 빛을 이용하는 [[Through-the-lens|TTL]] 방식이 주로 쓰인다. 수동 방식은 영상 분석을 통해 초점을 맞추고, 초점이 맞은 상태에서의 렌즈 위치를 토대로 물체와의 거리를 계산해낼 수 있다.

=== 이중상 합치 방식 ===
[[파일:US pat 4257705 fig 3.png|right|섬네일|320px|이중상 합치 방식의 개념도. d=fD/δ 공식을 통해 물체와의 거리를 측정할 수 있다.]]
[[이중상 합치]] 방식은 사용자가 이중상 합치 [[레인지파인더 카메라]](coincidence rangefinder camera)에서 [[삼각 측량]] 원리를 이용하여 눈으로 초점 맞추는 것을 [[CCD]] 센서와 컴퓨터가 대신 하는 것이다. [[이중상 합치]] 원리를 이용한 거리 측정 시스템과 주 광학 시스템이 연동되어 움직인다. 별도의 두 개 창을 통해 얻어진 두 개의 이미지를 비교하여 초점을 맞추는 데, 다음 두 가지 작동 방식이 있다.<ref name="norman"/>

* 렌즈를 무한대 초점 위치에서 가장 가까운 초점 위치까지 이동시키면서 두 이미지를 계속적으로 비교한다. 두 이미지가 일치하면 초점이 맞은 상태이므로 렌즈는 이동을 멈춘다.
* 두 이미지의 위상차를 분석하여 어느 방향으로 이동시켜야 하는지를 파악하고, 이 결과에 따라 렌즈를 이동시킨다.

[[콘탁스]] G 시리즈, [[하니웰]]의 Visitronic 모듈을 사용하는 [[코니카 C35A]] 등에서 이중상 합치 방식을 사용한다.<ref name="norman"/> [[캐논 주식회사|캐논]]에서는 SST(Solid State Triangulation)이란 이름으로 이 방식을 구현하였고, [[캐논 AF514XL-S]] 영화 카메라(movie camera)와 [[캐논 New FD 35-70mm f/4 AF]] 렌즈에 채용하였다.<ref>{{웹 인용 |url=http://www.mir.com.my/rb/photography/companies/canon/fdresources/fdlenses/3570afzoom.htm |제목=Canon FD 35-70mm f4 Autofocus lens |확인날짜=2009-08-21 |보존url=https://web.archive.org/web/20100212123557/http://www.mir.com.my/rb/photography/companies/canon/fdresources/fdlenses/3570afzoom.htm |보존날짜=2010-02-12 |url-status=dead }}</ref>

이중상 합치 방식은 [[Through-the-lens|TTL]] 방식이 아니기 때문에 TTL 위상차 검출 방식에 비해 여러 장단점을 갖는다. [[광각 렌즈]] 사용시 TTL 위상차 검출 방식은 축소된 영상과 왜곡 때문에 정확성이 떨어질 수 있는 데 반해, 이중상 합치 방식은 TTL 방식이 아니기 때문에 이러한 문제가 없다. 하지만 보통 90mm 이상의 망원에서는 렌즈를 통해 확대된 영상을 분석하는 TTL 위상차 검출 방식이 더 정확하고, 접사할 때에도 시차(parallax)를 갖지 않는 TTL 위상차 검출 방식이 더 정확하다.<ref>{{웹 인용 |url=http://contaxg.com/contaxuser/#focus |제목=An Independent Resource about Contax G1 and G2 Cameras |확인날짜=2005-12-14 |보존url=https://web.archive.org/web/20051218034509/http://contaxg.com/contaxuser/#focus |보존날짜=2005-12-18 |url-status=dead }}</ref>

=== 대비 검출 방식 ===
[[파일:Us pat 4411505 fig 1a.png|right|섬네일|400px|3개의 라인 센서를 사용하는 대비 검출 방식 개념도. 초점이 맞는 경우 6<nowiki>''</nowiki> 이미지의 대비가 최대 값을 갖는다.]]
[[파일:US pat 4411505 fig 12.png|right|섬네일|320px|대비 검출 방식을 사용하는 [[일안 반사식 카메라]]의 도식.]]
대비 검출 방식(對比 檢出 方式, contrast detection system)은 렌즈를 움직이면서 영상 일부(주로 중앙부분)의 대비를 계속적으로 계산하고, 대비가 최대가 되었을 때 초점이 맞았다고 판단한다.<ref name="norman"/> 대비 검출 방식은 비디오 카메라와 컴팩트 디지털 카메라에서 흔히 쓰이는 방식이다.

대비 검출 방식에서 하나의 자동 초점 포인트에 사용되는 [[CCD]] 센서가 1개뿐인 경우, 렌즈를 어떤 방향으로 움직여야 하는지 미리 알 수 없다. 하지만 과거 몇몇 필름 [[SLR 카메라]]에서 사용되는 대비 검출 방식은 하나의 자동 초점 포인트에 2~3개의 [[CCD]] 센서를 사용하여 렌즈를 움직일 방향을 미리 알 수 있다. 35mm [[SLR 카메라]] 중 최초로 [[Through-the-lens|TTL]] 자동 초점 방식을 구현한 [[펜탁스 MEF]]는 2개의 [[CCD]] 센서를 사용하는 대비 검출 방식을 사용한다.<ref name="norman"/>

현재 시판 중인 대부분의 컴팩트 디지털 카메라는 [[Through-the-lens|TTL]] 대비 검출 방식만을 사용한다. 컴팩트 디지털 카메라의 경우 별도의 자동 초점 센서를 가지고 있지 않고, 영상 [[CCD]]/[[CMOS 이미지 센서]]를 통해 얻어진 영상의 대비를 분석하여 초점을 맞춘다. 이는 하나의 자동 초점 포인트에 CCD 센서가 1개뿐인 것과 같으므로, 렌즈를 어떤 방향으로 어느 정도 움직여야 하는지 미리 알 수 없다. 또한 렌즈를 조금씩 움직일 때마다 영상 일부의 대비를 계속적으로 계산해야 한다. 따라서 대부분의 경우 TTL 위상차 검출 방식을 사용하는 [[SLR 카메라]]가 자동 초점 속도가 빠르다.

[[라이브뷰]]를 지원하는 DSLR의 경우, 라이브뷰 시에 대비 검출 방식 자동초점 기능을 제공하는 경우가 많다. 이 경우, 영상 [[CCD]]/[[CMOS 이미지 센서]]를 사용하여 대비를 검출한다.

=== 위상차 검출 방식 ===

위상차 검출 방식(位相差 檢出 方式, phase detection system)은 렌즈를 통해 들어오는 빛을 한 쌍으로 나누어 비교함으로써 초점이 맞았는지 판단한다.<ref name="norman"/><ref name="dcm">{{웹 인용 |url=http://www.dcmcafe.co.kr/bbs/board.php?bo_table=dcm_magazine&wr_id=516&sca=DSLR&sfl=wr_subject&stx=%C3%CA%C1%A1&sop=and |제목=DCM AF 초점 조작 방법의 이해 - 작품은 정확한 초점 조작에서 시작된다 |확인날짜=2009-08-21 |보존url=https://web.archive.org/web/20101124024139/http://www.dcmcafe.co.kr/bbs/board.php?bo_table=dcm_magazine |보존날짜=2010-11-24 |url-status=dead }}</ref> 위상차 검출 방식은 [[스플릿 이미지 스크린]](split image screen)을 통해 수동으로 초점을 맞추는 것과 비슷한 원리로 동작한다.<ref name="doug">[http://dougkerr.net/Pumpkin/articles/Split_Prism.pdf]</ref> 현재 시판 중인 대부분의 [[필름]] [[SLR 카메라]] 및 [[디지털 SLR 카메라]]는 위상차 검출 방식을 사용한다.
<gallery>
파일:US pat 4792668 fig 3.png|위상차 검출 방식의 개념도
파일:US pat 4792668 fig 4a.png|초점이 맞을 경우
파일:US pat 4792668 fig 4b.png|초점이 피사체 뒤에 맞을 경우
파일:US pat 4792668 fig 4c.png|초점이 피사체 앞에 맞을 경우
</gallery>
==== 위상차 검출 방식 자동 초점 센서의 종류 ====
[[파일:US pat 5589909 fig 2.png|right|섬네일|320px|한 쌍의 센서(80, 81)를 사용하는 위상차 검출 시스템]]
[[파일:US pat 4835615 fig 14.png|right|섬네일|320px|두 쌍의 센서(X<sub>1</sub>, X<sub>2</sub>, Y<sub>1</sub>, Y<sub>2</sub>)를 사용하는 크로스 타입 자동 초점 포인트]]
[[파일:US pat 5049731 fig 4.png|right|섬네일|320px|3개의 초점 포인트를 가지는 위상차 검출 방식 시스템]]
위상차 검출 방식에서 단일 축(single-axis 혹은 single-line) 자동 초점 포인트는 보통 1쌍의 [[CCD]]/[[CMOS 이미지 센서]]로 이루어진다. 각 CCD/CMOS 이미지 센서는 라인 센서로서 길쭉한 모양을 가지는 것이 보통이다. 따라서 수평·수직 방향 중 한 방향의 대비(contrast. 혹은 디테일)만을 검출할 수 있다. 이에 반해 크로스 타입(cross-type) 자동 초점 포인트는 보통 두 쌍의 CCD/CMOS 이미지 센서로 이루어지고, 수평·수직 방향 모두의 대비를 검출하여 초점을 맞출 수 있다.<ref name="dcm"/>

[[캐논 EOS 3]], [[캐논 EOS-1D|1D]]/[[캐논 EOS-1Ds|1Ds]]의 경우 45개 포인트 중 7개가 크로스 타입(중앙 포인트는 f/4와 같거나 더 밝은 렌즈에서만 크로스 타입 센서로 동작하고, 나머지 6개 포인트는 f/2.8과 같거나 더 밝은 렌즈에서만 크로스 타입 센서로 동작한다) 센서이며, 나머지는 수평 방향의 선들을 감지할 수 있다.<ref>Canon EOS-1D Mark II Instruction Manual</ref> [[캐논 EOS-1D Mark III]]의 경우 45개 포인트 중 19개가 크로스 타입이다.<ref>Canon EOS-1D Mark III Instruction Manual</ref> 1D/1Ds 시리즈, [[캐논 EOS 40D]], [[캐논 EOS 50D]]를 제외한 다른 캐논 [[DSLR]]의 경우 중앙 포인트만 렌즈 밝기와 관계없이 크로스 타입 센서로 동작한다.

[[니콘 D2H]], [[니콘 D2Hs|D2Hs]], [[니콘 D2x|D2x]], [[니콘 F6|F6]]에 쓰이는 Multi-CAM 2000 모듈의 경우 11개의 포인트 중 9개가 크로스 타입이다. [[니콘 F80]], [[니콘 D100|D100]], [[니콘 D70|D70]](s), [[니콘 D50|D50]]에 쓰이는 Multi-CAM 900 모듈의 경우 중앙 포인트만 크로스 타입이다.

[[미놀타 다이낙스 7]], [[캐논 EOS 40D]]의 중앙 AF 포인트는 대각선 방향도 검출이 가능한 듀얼 크로스 헤어 타입이다. 이 중앙 AF 포인트에는 4쌍의 CCD/CMOS 라인 센서가 사용된다. 대각선 방향 센서는 f/2.8과 같거나 더 밝은 렌즈에서만 동작한다.<ref>{{웹 인용 |url=http://ca.konicaminolta.com/products/consumer/camera-pus/slr/maxxum7/ope01a.html |제목=Dual Cross-Hair Sensors |확인날짜=2007-04-03 |보존url=https://web.archive.org/web/20070703231424/http://ca.konicaminolta.com/products/consumer/camera-pus/slr/maxxum7/ope01a.html |보존날짜=2007-07-03 |url-status=dead }}</ref><ref name="dcm"/>

==== 위상차 검출 방식의 장점 ====

위상차 검출 방식은 한 쌍의 CCD/CMOS 이미지 센서로부터 얻어진 이미지 두 개의 위상차를 분석하여, [[렌즈]]를 어떤 방향으로 얼마만큼 이동해야 초점이 맞는지 계산할 수 있다. 따라서 렌즈를 움직이는 동안 계속적으로 영상을 분석해야 하는 대비 검출 방식보다 빠른 자동 초점이 가능하다.<ref name="dcm"/>

위상차 검출 방식은 또한 움직이는 물체의 속도 및 가속도를 측정하여 사진이 찍히는 순간 물체가 있을 곳에 초점을 맞추는 것도 가능하게 한다. 이를 [[동체 예측 자동 초점]](Predictive AF)이라고 한다.<ref name="nikon"/>

컴팩트 디지털 카메라의 경우 렌즈와 센서가 가깝기 때문에 [[빔 스플리터]] 등이 필요한 TTL([[Through-the-lens]]) 위상차 검출 방식을 적용하기 힘들다. 이 때문에 대부분의 컴팩트 디지털 카메라는 상대적으로 느리지만 정확한 [[Through-the-lens|TTL]] 대비 검출 방식만을 사용한다. 예외적으로 [[올림푸스]]의 CAMEDIA C-8080 및 C-7070, [[코닥]]의 EasyShare DX7440, [[캐논 주식회사|캐논]]의 Powershot Pro1과 같은 몇몇 컴팩트 디지털 카메라에서는 외부 센서를 사용하는 위상차 검출 방식과 [[Through-the-lens|TTL]] 대비 검출 방식을 동시에 채용하여 빠르고도 정확한 자동 초점을 가능하게 하였다. 이러한 카메라들에 사용되는 위상차 검출 방식은 [[Through-the-lens|TTL]] 방식이 아니기 때문에, [[접사]] 때나 광각·망원 어댑터를 사용할 때 위상차 검출 방식은 사용하지 말아야 한다.

[[파일:US pat 4772912 fig 3.png|right|섬네일|320px|위상차 검출 방식을 사용하는 SLR의 도식. 42에 센서가 있다.]]
==== 위상차 검출 방식의 단점 ====
위상차 검출 방식은 다음과 같은 경우 초점을 못 맞추거나 사진가의 의도와 다른 물체에 초점을 맞출 수 있다.<ref>[http://www.nikonusa.com/pdf/manuals/dslr/D2X_en_print.pdf The Nikon Guide to Digital Photography with the D2x]</ref> 다음 중 많은 사항은 다른 자동 초점 방식에도 적용된다.

* 대비(contrast)가 적은 물체(파란 하늘, 단색 벽 등) : 자동 초점에 쓰이는 [[CCD]]/[[CMOS 이미지 센서]]가 물체의 대비(디테일)를 검출하지 못하기 때문이다. 이러한 경우 패턴 형태로 된 자동 초점 보조광이 도움을 줄 수 있다.
* 빛이 적은 곳의 물체 : 위 ‘대비가 적은 물체’와 동일한 원인을 가진다.
* 강한 [[역광]] 속에 있는 물체(강한 해를 등진 인물 등) : 강한 역광 속에서는 번쩍거림(glare) 때문에 전체적으로 대비가 떨어지게 되어, 위 ‘대비가 적은 물체’에 초점을 맞추는 것과 동일하게 된다.
* [[반사성]]이 강한 물체(반사성이 강한 표면을 가진 자동차).
* 자동 초점 포인트(focus area)가, 밝기가 급격히 변하는 곳에 있을 때(물체가 반쯤 그늘에 있을 때).
* 물체가 초점 범위(자동 초점 센서가 커버하는 영역)보다 작은 경우(초점 범위가 전경의 물체와 먼 거리의 빌딩을 모두 포함하는 경우) : 자동 초점 방식은 물체와 배경 중 디테일이 강한 쪽에 초점을 맞추게 되고 이는 사진가의 의도와 일치하지 않을 수 있다. 이는 전핀(front-focusing) 혹은 후핀(back-focusing)의 흔한 원인이다. 많은 경우 자동 초점 센서가 커버하는 영역은 [[뷰파인더]] 상의 자동 초점 포인트보다 커서 사용자의 의도와 다른 물체에 초점을 맞추게 되는 경우가 있다.
* [[뷰파인더]] 상의 자동 초점 포인트와 실제 자동 초점 센서 위치가 많이 다른 경우 : 제조상의 오차 때문에 뷰파인더 상의 자동 초점 포인트와 실제 자동 초점 센서 위치가 많이 다를 수 있다. 이런 경우 사용자의 의도와 다른 물체에 초점을 맞추게 되는 경우가 있다.
* 가까운 거리의 물체와 먼 거리의 물체가 중첩되었을 때(우리 안의 동물 등) : 위 ‘물체가 초점 범위(자동 초점 센서가 커버하는 영역)보다 작은 경우’와 동일한 원인을 가진다.
* 반복적인 패턴(고층건물의 유리들) : 두 센서로부터 얻어진 두 이미지를 비교할 때, 한 이미지의 특정 부분이 다른 이미지의 어떤 부분에 해당하는지 알 수 없기 때문이다(autocorrelation 실패.).
* 세밀한 디테일을 많이 포함하는 물체 : 위 ‘반복적인 패턴’과 동일한 원인을 가진다.
* [[사진기 필터#편광 필터|선형 편광 필터]](linear polarizing filter) 사용 시 : 보통 빔스플리터(beamsplitter) 거울을 통해 들어온 빛을 분석하므로 선형 편광 필터 사용시 작동하지 못할 수 있다. 따라서 [[사진기 필터#편광 필터|원형 편광 필터]](circular polarizing filter)를 사용해야 한다.<ref name="ralph"/>

이러한 경우 피사체와 똑같은 거리에 있는 다른 물체에 초점을 맞추거나 수동 초점 기능을 사용할 수 있다.

==== 위상차 검출 방식에서 렌즈 밝기와 정밀도 ====

위상차 검출 방식은 밝은 렌즈(최대 조리개가 큰 렌즈)를 기준으로 설계했을 때, 위상차가 더 커져 자동 초점의 정밀도가 높아진다. 이는 [[삼각 측량]]에서 기선(기준선, baseline)의 길이(baselength)가 길어질수록 정밀도가 높아지는 것과 유사하다.<ref name="norman"/><ref name="dcm"/><ref name="doug"/>  하지만 밝은 렌즈를 기준으로 설계한 자동 초점 방식에 어두운 렌즈를 사용할 경우, 자동 초점 센서에 빛이 도달하지 못하여 자동 초점 기능이 제대로 동작하지 못한다. 따라서 보통 f/5.6에서 동작하도록 자동 초점 방식을 설계한다. 이러한 이유 때문에 어두운 렌즈에 [[망원 컨버터]]를 장착했을 때 자동 초점 기능이 제대로 동작하지 않는 경우가 생긴다. 예를 들어 f/5.6을 기준으로 설계된 카메라에 f/5.6 렌즈와 컨버터 장착 후의 실질적인 [[f 값]]을 카메라에 알려주는 1.4배 [[망원 컨버터]]를 장착했을 경우, 카메라가 알아서 자동 초점 기능을 꺼버린다. f/5.6을 기준으로 설계된 카메라에 f/5.6 렌즈와 컨버터 장착 후의 실질적인 [[f 값]]을 카메라에 알려주지 않는 제3사(3rd party)의 1.4배 [[망원 컨버터]]를 장착했을 경우, 카메라는 자동 초점을 시도하지만 자동 초점 기능이 제대로 동작하지 않을 수 있다. f/5.6 렌즈에 1.4배 [[망원 컨버터]]를 장착했을 때 실질적인 렌즈 밝기는 f/8이 되기 때문이다.

간혹 일부에서는 f/2.8 센서가 고광량 하에서만 작동한다고 이야기하는데, 이는 오해이다. f/2.8 센서의 감도가 f/5.6 센서와 같기 때문에 두 센서는 동일한 광량에서 동작한다. 두 센서에 도달하는 빛의 경로가 차이날 뿐, 동작 광량이 차이나지는 않는다.

[[캐논 EOS-1D]] 시리즈, [[캐논 EOS 3]], [[캐논 EOS 5D]], [[캐논 EOS 20D|20D]], [[캐논 EOS 30D|30D]], [[캐논 EOS 40D|40D]], [[캐논 EOS 400D|400D]], [[미놀타 다이낙스 7]], [[소니 DSLR-A700]] 같은 경우 밝은 렌즈를 장착했을 때만 선택적으로 동작하는 고정밀 자동 초점 센서들을 가지고 있다.<ref name="dcm"/> 이들 카메라에 f/2.8과 같거나 더 밝은 렌즈를 장착할 경우 고정밀 자동 초점 센서가 동작하게 된다. 이러한 카메라에 컨버터 장착 후의 실질적인 [[f 값]]을 카메라에 알려주지 않는 제3사의 [[망원 컨버터]]를 사용했을 때는, 해당 고정밀 자동 초점 포인트가 제대로 동작하지 않을 수 있다. 예를 들어 f/2.8인 렌즈와 1.4배 제3사의 망원 컨버터를 사용했을 때, 카메라는 f/2.8 렌즈로 인식하고 고정밀 센서들을 동작시키지만 실질적인 렌즈 밝기는 f/4이기 때문에 고정밀 센서가 제대로 동작하지 못할 수 있다.

==== 위상차 검출 방식에서의 초점 교정 ====

정확한 초점을 위해서는 렌즈 마운트에서 자동 초점 센서까지 빛의 경로 길이가 정해진 거리와 일치해야 한다. 그러나 생산 오차 때문에 조금씩 차이가 생기게 되고, 이에 대한 보정값을 카메라의 비휘발성 메모리에 저장한다.<ref name="dcm"/>

렌즈의 경우 [[자이델의 5대 수차|구면 수차]]와 같은 렌즈 특성에 따라 기계적, 전자적 교정을 받는다.<ref name="dcm"/><ref>{{웹 인용 |url=http://www.vanwalree.com/optics/spherical.html |제목=Spherical aberration |확인날짜=2007-09-29 |보존url=https://web.archive.org/web/20070928114116/http://www.vanwalree.com/optics/spherical.html |보존날짜=2007-09-28 |url-status=dead }}</ref> 현대적 AF 렌즈는 보정값을 [[비휘발성 메모리]]에 가지고 있어 이를 카메라에 전달한다.

광원에 따른 피사체의 색온도 변화에 따라 [[색수차]]의 영향으로 초점 위치가 틀어질 수 있다. 몇몇 카메라는 색온도를 감지해 이를 보정한다.<ref name="dcm"/>

=== 수동 방식과 광량 ===

자동 초점에 사용되는 CCD/CMOS 이미지 센서의 감도가 높을수록 빛이 적은 곳에서 자동 초점이 원활하다.

예를 들어, [[캐논 EOS-1D]]에 사용되는 자동 초점 센서의 픽셀 크기는 [[캐논 EOS 5D]], [[캐논 EOS 20D]]에 사용되는 자동 초점 센서 픽셀 크기보다 작기 때문에 감도가 상대적으로 낮다. 자동 초점 보조광을 사용하지 않을 때, 캐논 EOS-1D의 경우 EV(Exposure Value, 노출) 0부터 자동 초점이 가능하고, EOS 5D, 20D의 경우 EV -0.5부터 가능하다.<ref>
{{웹 인용
| url = http://www.digitaljournalist.org/issue0512/westfall.html
| 제목 = Tech Tips
| 저자 = Chuck Westfall
| 확인날짜 = 2007-12-21
| 출판사 = The Digital Journalist
}}</ref> [[캐논 EOS-1D Mark III]]의 경우 AF 센서 감도가 향상되어 EV -1부터 자동 초점이 가능하다.

=== 자동 방식의 단점 ===

자동 방식은 다음과 같은 경우에 어려움을 겪는다.

* 대비(contrast)가 적은 물체(파란 하늘, 단색 벽 등) : 자동 초점에 쓰이는 [[CCD]]/[[CMOS 이미지 센서]]가 물체의 대비(디테일)을 검출하지 못하기 때문이다.
* 빛이 적은 곳의 물체 : 위 ‘대비가 적은 물체’와 동일한 원인.
* 가까운 거리의 물체와 먼 거리의 물체가 중첩되었을 때(우리 안의 동물).
* 물체가 초점 범위(자동 초점 센서가 커버하는 영역)보다 작은 경우(초점 범위가 전경의 물체와 먼 거리의 빌딩을 모두 포함하는 경우)

이에 반해 능동 방식은 물체의 대비가 적거나 광량이 매우 적은 경우에도 정확히 초점을 맞출 수 있다.

빛이 적은 곳에서 자동 방식의 동작을 원활히 하기 위한 여러 방법이 개발되었다. 초점을 맞추는 동안 물체에 자동 초점 보조광(illuminator)을 비추는 방법이 가장 많이 쓰인다.<ref name="norman"/> 많은 경우 카메라 자체에 자동 초점 보조광을 발산하는 별도의 램프가 있다. 많은 외장 플래시에도 자동 초점 보조광을 위한 램프가 있다. 자동 초점 보조광을 위한 별도의 램프가 없는 [[캐논 EOS 10D]], [[캐논 EOS 20D]], [[캐논 EOS 30D]], [[캐논 EOS 300D]], [[캐논 EOS 350D]], [[캐논 EOS 400D]]와 [[올림푸스 E-300]], [[올림푸스 E-500]]과 같은 몇몇 [[DSLR]] 카메라의 경우에는 내장 플래시가 자동 초점 보조광 역할을 하기도 한다. 이러한 카메라들도 외장 플래시 장착시에는 외장 플래시의 자동 초점 보조광을 사용한다.

== 자동 초점 모드들 ==

* One-shot AF 또는 Single-servo AF (AF-S) : 반셔터를 누르면 피사체에 대해 초점을 맞추고, 피사체의 움직임에 상관 없이 초점은 고정된 상태로 있는다.
* AI Servo AF 또는 Continuous-servo AF (AF-C) : 반셔터를 누르고 있으면 피사체의 움직임에 따라 계속적으로 초점을 변경한다. 스포츠 촬영과 같이 피사체가 움직이는 경우 매우 유용한 기능이다.
* AI Focus AF 또는 Automatic AF-S/AF-C (AF-A) : One-shot AF 모드로 동작하다가, 피사체의 움직임이 감지되면 AI Servo AF 모드로 변경되는 모드이다.

== 참고 자료 ==

* Sidney F. Ray. ''Applied Photographic Optics''
* Ralph E. Jacobson, Sidney F. Ray, Geoffrey G. Attridge, and Norman R. Axford. The Manual of Photography: Photographic and Digital Imaging (9th ed.). Oxford: Focal Press. {{ISBN|0-240-51574-9}}.
* Norman Goldberg, Camera Technology - The Dark Side of the Lens, Academic Press (1992).
* GETTING THE MOST FROM YOUR EOS-1 CLASS DIGITAL SLR TIPS AND TECHNIQUES: CAMERA HANDLING & MAXIMUM IMAGE QUALITY
* Canon EOS-1D Mark II Instruction Manual
* The Nikon Guide to Digital Photography with the D2x

== 각주 ==
<references/>

== 외부 링크 ==
{{위키공용|Autofocus|자동 초점}}
* [https://web.archive.org/web/20140626131722/http://www.dcmcafe.co.kr/bbs/board.php?bo_table=dcm_magazine&wr_id=516&sca=DSLR AF 초점 조작 방법의 이해 - 작품은 정확한 초점 조작에서 시작된다]
* [https://web.archive.org/web/20070930071748/http://leicaclub.net/forums/printthread.php?t=240 자동 초점 레인지파인더에 대한 설명]
* {{언어링크|en}} [https://web.archive.org/web/20060110075449/http://www.nikon.co.jp/main/eng/portfolio/about/technology/nikon_technology/caf/ 니콘의 동체 예측 자동 초점에 대한 글] - 위상차 검출 방법 및 대비 검출 방식에 대한 설명 및 애니메이션도 있다.
* {{언어링크|en}} [http://www.cs.duke.edu/~parr/photography/faq.html#focus Digital Photography FAQ의 자동 초점에 대한 간단한 설명]
* {{언어링크|en}} [http://www.digitaldarrell.com/Article-UnderstandingNikonMultiCAM2000AF.asp Nikon Multi-CAM 2000 에 대한 글] {{웨이백|url=http://www.digitaldarrell.com/Article-UnderstandingNikonMultiCAM2000AF.asp |date=20051124180020 }}
* {{언어링크|en}} [http://www.cs.mtu.edu/~shene/DigiCam/User-Guide/5700/AUTO-FOCUS/Auto-Focus.html 대비 검출 방식에 대한 자세한 설명]
* {{언어링크|en}} [https://web.archive.org/web/20051225073100/http://doug.kerr.home.att.net/pumpkin/Split_Prism.pdf 스플릿 스크린과 위상차 검출 방식의 원리에 대한 글] ([[PDF]])
* {{언어링크|en}} [https://web.archive.org/web/20051101210538/http://photonotes.org/other/ai-servo.html 캐논 USA에서 제공한 AI Servo 정보]
* {{언어링크|en}} [http://photography-on-the.net/forum/showthread.php?t=41922 캐논 EF 마운트 용 망원 컨버터와 자동 초점에 대한 글] {{웨이백|url=http://photography-on-the.net/forum/showthread.php?t=41922 |date=20060204181240 }}
* {{언어링크|en}} [http://www.sciam.com/article.cfm?articleID=000E3DD0-F20E-1C73-9B81809EC588EF21 Scientific American의 자동 초점에 대한 기사] - 회원만 볼 수 있다.
* {{언어링크|en}} [https://web.archive.org/web/20051205032214/http://www.photozone.de/3Technology/camtec2.htm 레인지파인더 카메라의 동작원리에 대한 설명]
* {{언어링크|en}} [https://web.archive.org/web/20051218034509/http://contaxg.com/contaxuser/#focus 자동 초점 레인지파인더에 대한 설명]
* {{언어링크|en}} [https://web.archive.org/web/20060208030815/http://www.fredmiranda.com/forum/topic2/228079/0#1877222 RDKirk의 Canon DSLR 위상차 검출 방식에 대한 설명]
* {{언어링크|en}} [http://mir.com.my/rb/photography/companies/canon/fdresources/fdlenses/3570afzoom.htm 수동 레인지 파인더 시스템인 Canon SST (Solid State Triangulation)에 대한 설명]

{{전거 통제}}

[[분류:사진술]]
[[분류:사진 장비]]