1） 對比度檢測：
由感光元件直接完成對焦。不需要額外部件，不影響成像質量，不存在跑焦風險，並且能在整個畫面任意位置對焦。 該方法是通過檢測圖像的輪廓邊緣實現自動對焦的。圖像的輪廓邊緣越清晰，則它的亮度梯度就越大，或者說邊緣處景物和背景之間的對比度就越大。反之，失焦的圖像，輪廓邊緣模糊不清，亮度梯度或對比度下降失焦越遠，對比度越低。
對焦過程中，相機會驅動鏡頭，通過感光元件實時獲取影像，並傳遞給圖像處理器，然後計算反差量，對比篩選出反差最大的，並根據反差量最大的值確定是否合焦。這種判斷能獲得非常高的對焦精度。
但反差式對焦普遍存在速度慢的缺點，因爲對焦過程中非常依賴感光元件，感光元件傳回圖像的速度，對對焦速度的影響很大。
2） 相位檢測：
相位檢測自動對焦是單反數碼相機以觀景器拍攝時所用的自動對焦系統，原理是把進入鏡頭的光線一分爲二，因此形成兩幅影像。根據兩幅影像的對焦位置之間的差異，計算鏡頭需要移動的方向（移向相機或移離相機）及份量（距離），以完成對焦及相應地移動鏡頭。
與對比度檢測相比，相位檢測可以更快獲知相機到被攝對象的距離，從而在更短的時間內完成對焦。不過，這種自動對焦需要有專用的自動對焦感應器，和能夠分開自動對焦感應器和影像感應器之間的光線的機構，將進入鏡頭的光線轉換成影像，這令相機很難擁有輕便的機身。
而且由於實際測量的並不是到達感光元件的光線，因此有跑焦風險獨立AF模塊只能提供有限數量的對焦點，對全畫幅相機來說，覆蓋面積難以擴大。
3） 混合檢測：混合檢測全稱相位/對比度混合檢測，也就是兼具兩種檢測模式。它的基礎同樣是感光元件，只不過負責相位檢測的部件從獨立AF模塊變成了感光元件上的專用像素。現在的無反相機基本上使用的是混合檢測，如A7R4、A6400等。
與前兩種檢測模式相比，混合檢測既解決了高速連拍、短片拍攝時的連續對焦問題，也不存在跑焦風險或對焦範圍限制。
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