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什么是 全像素 雙核 CMOS AF 自動對焦 高速追焦 有什么改進 第一篇

更新時間2017-05-09 點擊數(shù)8382
作者:,時間:,關(guān)于:

對焦的原理

Principles of Focusing

即使在實時顯示拍攝時,也可實現(xiàn) “快速、舒適、高畫質(zhì)”

在實時顯示拍攝時反光鏡會升起,因此無法使用光學(xué)取景器拍攝時所用的相差檢測自動對焦。所以到目前為止,大多數(shù)數(shù)碼相機在實時顯示拍攝時都使用反差檢測自動對焦,根據(jù)圖像感應(yīng)器成像的對比度檢測合焦位置。但是相對于能夠預(yù)測合焦時的鏡片位置并驅(qū)動鏡片的相差檢測自動對焦,反差檢測自動對焦是通過前后移動鏡片來搜尋合焦位置的,因此自動對焦速度較慢。自EOS 650D開始采用的“Hybrid CMOS AF”,在像面上應(yīng)用了與相差檢測自動對焦同樣原理進行高速對焦的圖像感應(yīng)器相差檢測自動對焦,并配合反差檢測自動對焦來提高自動對焦速度。為了實現(xiàn)更快的自動對焦速度,只要能增加自動對焦像素的數(shù)量并提高相差檢測自動對焦的精度,就不再需要反差檢測自動對焦了。但是,兼顧畫質(zhì)令自動對焦像素在數(shù)量上有所限制,而“全像素雙核CMOS AF”從根本上解決了這個問題。

宮成“普通的圖像感應(yīng)器將微透鏡分配到每個像素上,在它們的下方各有一個光電二極管將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?,但是使用全像素雙核CMOS AF的圖像感應(yīng)器,將每個微透鏡下的光電二極管都一分為二,這樣,一次同時可捕捉兩個視差圖像。全像素雙核CMOS AF會利用來自這兩個圖像的信號來完成相差檢測自動對焦。而且重要的是,匯集兩個光電二極管的圖像信號便可作為一個像素進行輸出。由于1個像素就能兼?zhèn)渥詣訉购蛨D像捕捉功能,所以這種結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用到所有像素中。既保持了畫質(zhì)又可增加用于自動對焦的像素數(shù),畫質(zhì)幾乎沒有受到影響?!?

福田“由于可自動對焦的像素分布于整個CMOS圖像感應(yīng)器,因此在覆蓋實時顯示屏幕約80%(垂直)×80%(水平)的寬范圍區(qū)域內(nèi)都能使用相差檢測自動對焦完成較終合焦。這樣不僅提高了自動對焦速度,在夜景環(huán)境中對點光源的對焦精度也得以提高,而這曾是反差檢測自動對焦的難點。”

佳能堅信在維持成像性能的前提下,也可在實時顯示拍攝中實現(xiàn)高速自動對焦。正是由于佳能的執(zhí)著信念,這項技術(shù)才得以實現(xiàn)。

※當(dāng)使用支持的鏡頭時。

全像素雙核CMOS AF示意圖

全像素雙核CMOS AF的CMOS圖像感應(yīng)器在所有像素中都配置了2個光電二極管。通過這樣的結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)圖像感應(yīng)器相差檢測自動對焦,對焦更迅速。

研發(fā)核心
宮成洋(左)
影像信息事業(yè)總部
綜合鏡頭研發(fā)中心
主任研究員

研發(fā)核心
福田浩一(右)
影像信息事業(yè)總部
綜合鏡頭研發(fā)中心
主任

通過圖像感應(yīng)器相差檢測自動對焦實現(xiàn)高速對焦

單像素的結(jié)構(gòu)

每個像素都配置了2個獨立的光電二極管

相差檢測AF時(1)

每個光電二極管獨立接收光線

相差檢測AF時(2)

在不同的位置分別獲取2個信號即可進行相差檢測自動對焦

成像時

拼合2個光電二極管積蓄的電荷A與B,作為1個像素進行讀取

全像素雙核CMOS AF通過圖像感應(yīng)器相差檢測自動對焦可實現(xiàn)高速對焦?!跋嗖顧z測自動對焦”是以從2個位置獲取的信號為基準進行測距的對焦方式。由于需要檢測2個被攝體成像(相位)的間隔(差),因此被稱為“相差檢測自動對焦”。 全像素雙核CMOS AF為每個像素都配置了2個光電二極管,并由此獲得2個信號(A像和B像)。通過比較A像和B像的視差信號計算出鏡頭的驅(qū)動量和驅(qū)動方向。

而拍攝時可拼合2個信號作為1個圖像信號進行輸出。這樣就能在不影響畫質(zhì)的情況下同時實現(xiàn)自動對焦和圖像捕捉功能。

另外,全像素雙核CMOS AF將水平方向排列的多個像素連接起來,使其成為線型感應(yīng)器(縱向線條檢測感應(yīng)器),調(diào)動多個像素進行對焦。這里的線型感應(yīng)器長度(相當(dāng)于取景器自動對焦感應(yīng)器的基線)會根據(jù)光圈產(chǎn)生變化。因此,使用光圈F8拍攝短片時也能進行自動對焦。

※為了便于理解,這里將圖中所示部分稱為光電二極管A和B,且實際上光電二極管并沒有2種顏色。

全像素雙核CMOS AF的對焦原理

全像素雙核CMOS AF可從光電二極管A和B中分別檢測出A像和B像的信號。在完成合焦的狀態(tài)下2個像將重合,而在未完成合焦的狀態(tài)下,2個像都是模糊且相互錯開的。通過檢測偏差量(信號差)和偏差方向(A像和B像分別位于中心的哪一側(cè)),就能計算出對焦鏡片組應(yīng)當(dāng)朝什么方向移動多少距離。這樣一來就能直擊目標,迅速對焦了。

合焦時2個像的狀態(tài)(示意圖)

相機將光電二極管A信號與B信號相互重合的狀態(tài)判斷為合焦。

焦點偏前時2個像的狀態(tài)(示意圖)

相機將B像相對于中心偏向左側(cè)、而A像偏向右側(cè)的情況判斷為焦點偏前。另外,根據(jù)2個像的偏差量(信號差)即可計算出完成合焦所需的鏡片驅(qū)動量。


焦點偏后時2個像的狀態(tài)(示意圖)






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