摘 要：像面相位差A(yù)F是一種新型對(duì)焦技術(shù)，通過(guò)將圖像傳感器的一部分像素用像面相位差A(yù)F像素群加以置換，實(shí)現(xiàn)相位差檢測(cè)，并用于對(duì)焦，具有對(duì)焦速度快、易于小型化的特點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：像面，相位差，自動(dòng)對(duì)焦

中圖分類號(hào)：N04；O43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-8578（2014）S1-0048-02

Image Plane Phase Difference Auto Focus

ZHANG Dun

Abstract： Image plane phase difference auto focus is a new auto focus technology.Part of pixels in image sensor is displaced by image plane phase difference auto focus pixels groups to detect phase difference and auto focus. Because of its better speed in auto foucusing and easily being miniaturization， the technology of Image plane phase difference auto focus has bright future in application.

Keywords： image plane， phase difference， auto focus

收稿日期：2014-06-28

作者簡(jiǎn)介：張礅（1982—），男，河北懷來(lái)人，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心審查員，從事光電領(lǐng)域?qū)＠麑彶楣ぷ鳌Ｍㄐ欧绞綖椋簔hangdun@sipo.gov.cn。

一 現(xiàn)有對(duì)焦技術(shù)介紹

隨著人們生活水平的提高，各種數(shù)碼相機(jī)逐漸進(jìn)入到普通百姓的生活中，普通數(shù)碼相機(jī)小巧便攜，但為什么還有人去選購(gòu)笨重的單反相機(jī)呢？單反相機(jī)相對(duì)于普通數(shù)碼相機(jī)的一大優(yōu)勢(shì)就是對(duì)焦速度快，這其中隱含的就是對(duì)焦方式的區(qū)別[1]。普通數(shù)碼相機(jī)一般采用的是對(duì)比度對(duì)焦[2]，通過(guò)對(duì)焦鏡頭的移動(dòng)，選擇對(duì)焦評(píng)價(jià)值最大的位置作為合焦位置，圖像傳感器同時(shí)作為對(duì)焦感應(yīng)器使用，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)小型化，其缺點(diǎn)是需要對(duì)焦鏡頭往復(fù)移動(dòng)，對(duì)焦速度慢。而單反相機(jī)采用的對(duì)焦方式是相位差對(duì)焦[3]，通過(guò)單獨(dú)的相位差檢測(cè)模塊單次檢測(cè)像面上的兩點(diǎn)之間的相位差，進(jìn)而換算出對(duì)焦透鏡需要移動(dòng)的距離，直接驅(qū)動(dòng)對(duì)焦透鏡到合焦位置，其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)焦速度快，能夠良好地跟蹤移動(dòng)物體，可以實(shí)現(xiàn)高速連拍，其缺點(diǎn)也很明顯，即需要單獨(dú)的相位差檢測(cè)模塊，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)小型化。

有沒(méi)有對(duì)焦速度快，又易于實(shí)現(xiàn)小型化的對(duì)焦方式呢？像面相位差A(yù)F就這樣應(yīng)運(yùn)而生了。

二 像面相位差A(yù)F概念

像面相位差A(yù)F技術(shù)是將圖像傳感器的一部分像素用像面相位差A(yù)F像素群加以置換，直接通過(guò)圖像傳感器檢測(cè)圖像的相位差。其具體實(shí)現(xiàn)是將圖像傳感器的感光部前方的遮光板開(kāi)口根據(jù)理論計(jì)算設(shè)置為合適的位置和大小，當(dāng)圖像處于合焦位置時(shí)，透過(guò)遮光板開(kāi)口的光線成像在像面相位差A(yù)F像素兩個(gè)相鄰的像素上，此時(shí)像面相位差A(yù)F像素的輸出信號(hào)是重合的（參見(jiàn)圖1），而當(dāng)圖像處于離焦位置時(shí)，透過(guò)遮光板開(kāi)口的光線成像在像面相位差A(yù)F像素的間隔一定距離的兩個(gè)像素上，此時(shí)像面相位差A(yù)F像素的輸出信號(hào)即為有一定間隔的信號(hào)，此間隔對(duì)應(yīng)的就是圖像的散焦量（參見(jiàn)圖2），通過(guò)控制電路驅(qū)動(dòng)對(duì)焦鏡頭移動(dòng)相應(yīng)的距離，即實(shí)現(xiàn)了合焦。

圖1 合焦位置輸出信號(hào)示意圖

圖2 離焦位置輸出信號(hào)示意圖

三 像面相位差A(yù)F的主要特點(diǎn)

從像面相位差A(yù)F技術(shù)可以看出其主要特點(diǎn)：

（1）使相機(jī)小型化。因?yàn)樗恍枰獙ｉT的相位差檢測(cè)模塊，不需要折疊反光鏡。

（2）高性能跟蹤拍攝物體。因?yàn)樗鼘?duì)于高速移動(dòng)的拍攝物體，能夠?qū)崿F(xiàn)高速的AF追蹤。

（3）實(shí)現(xiàn)高速連拍時(shí)的AF追蹤。因?yàn)樗梢詥未螠y(cè)定瞬間鎖定合焦位置。

四 像面相位差A(yù)F應(yīng)用現(xiàn)狀

像面相位差A(yù)F技術(shù)是尼康公司研發(fā)的新型對(duì)焦技術(shù)，首先應(yīng)用在可換鏡頭無(wú)反光鏡照相的尼康1系列上，在尼康1相機(jī)上，還搭載了先進(jìn)的混合對(duì)焦系統(tǒng)，對(duì)于移動(dòng)的拍攝體，采用像面相位差A(yù)F，對(duì)于光線不足的拍攝體，采用對(duì)比度對(duì)焦，通過(guò)對(duì)拍攝物體的檢測(cè)預(yù)判，實(shí)現(xiàn)兩者的自動(dòng)切換，兼顧了對(duì)焦的速度和準(zhǔn)確性，能夠捕捉到每一個(gè)精彩瞬間。

五 結(jié) 語(yǔ)

像面相位差A(yù)F技術(shù)是應(yīng)人們對(duì)相機(jī)小型化和對(duì)焦速度提升的要求而研發(fā)的兩者兼具的全新的對(duì)焦技術(shù)，具有易于使相機(jī)小型化、能夠高性能跟蹤拍攝物體、易于實(shí)現(xiàn)高速連拍時(shí)的AF追蹤的優(yōu)點(diǎn)。雖然目前只應(yīng)用在尼康1系列相機(jī)上，但隨著其技術(shù)不斷成熟，必將得到更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 王虎.自動(dòng)對(duì)焦原理及方法[J].科技信息，2008（13）：38.

[2] 對(duì)焦的秘密[J].數(shù)碼攝影，2007（8）：44-45.

[3] Subbarao M， Choi T， Nikzad A.Focusing technique [J].Journal of Optical Engineering， 1993（32）：2824-2836.