像面相位差AF

摘 要：像面相位差AF是一种新型对焦技术，通过将图像传感器的一部分像素用像面相位差AF像素群加以置换，实现相位差检测，并用于对焦，具有对焦速度快、易于小型化的特点，具有很好的应用前景。

关键词：像面，相位差，自动对焦

中图分类号：N04；O43 文献标识码：A 文章编号：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

作者简介：张礅（1982—），男，河北怀来人，国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心审查员，从事光电领域专利审查工作。通信方式为：zhangdun@sipo.gov.cn。

一 现有对焦技术介绍

随着人们生活水平的提高，各种数码相机逐渐进入到普通百姓的生活中，普通数码相机小巧便携，但为什么还有人去选购笨重的单反相机呢？单反相机相对于普通数码相机的一大优势就是对焦速度快，这其中隐含的就是对焦方式的区别[1]。普通数码相机一般采用的是对比度对焦[2]，通过对焦镜头的移动，选择对焦评价值最大的位置作为合焦位置，图像传感器同时作为对焦感应器使用，其优点是结构简单，易于实现小型化，其缺点是需要对焦镜头往复移动，对焦速度慢。而单反相机采用的对焦方式是相位差对焦[3]，通过单独的相位差检测模块单次检测像面上的两点之间的相位差，进而换算出对焦透镜需要移动的距离，直接驱动对焦透镜到合焦位置，其优点是对焦速度快，能够良好地跟踪移动物体，可以实现高速连拍，其缺点也很明显，即需要单独的相位差检测模块，结构复杂，不易实现小型化。

有没有对焦速度快，又易于实现小型化的对焦方式呢？像面相位差AF就这样应运而生了。

二 像面相位差AF概念

像面相位差AF技术是将图像传感器的一部分像素用像面相位差AF像素群加以置换，直接通过图像传感器检测图像的相位差。其具体实现是将图像传感器的感光部前方的遮光板开口根据理论计算设置为合适的位置和大小，当图像处于合焦位置时，透过遮光板开口的光线成像在像面相位差AF像素两个相邻的像素上，此时像面相位差AF像素的输出信号是重合的（参见图1），而当图像处于离焦位置时，透过遮光板开口的光线成像在像面相位差AF像素的间隔一定距离的两个像素上，此时像面相位差AF像素的输出信号即为有一定间隔的信号，此间隔对应的就是图像的散焦量（参见图2），通过控制电路驱动对焦镜头移动相应的距离，即实现了合焦。

图1 合焦位置输出信号示意图

图2 离焦位置输出信号示意图

三 像面相位差AF的主要特点

从像面相位差AF技术可以看出其主要特点：

（1）使相机小型化。因为它不需要专门的相位差检测模块，不需要折叠反光镜。

（2）高性能跟踪拍摄物体。因为它对于高速移动的拍摄物体，能够实现高速的AF追踪。

（3）实现高速连拍时的AF追踪。因为它可以单次测定瞬间锁定合焦位置。

四 像面相位差AF应用现状

像面相位差AF技术是尼康公司研发的新型对焦技术，首先应用在可换镜头无反光镜照相的尼康1系列上，在尼康1相机上，还搭载了先进的混合对焦系统，对于移动的拍摄体，采用像面相位差AF，对于光线不足的拍摄体，采用对比度对焦，通过对拍摄物体的检测预判，实现两者的自动切换，兼顾了对焦的速度和准确性，能够捕捉到每一个精彩瞬间。

五 结 语

像面相位差AF技术是应人们对相机小型化和对焦速度提升的要求而研发的两者兼具的全新的对焦技术，具有易于使相机小型化、能够高性能跟踪拍摄物体、易于实现高速连拍时的AF追踪的优点。虽然目前只应用在尼康1系列相机上，但随着其技术不断成熟，必将得到更广泛的应用。

参考文献

[1] 王虎.自动对焦原理及方法[J].科技信息，2008（13）：38.

[2] 对焦的秘密[J].数码摄影，2007（8）：44-45.

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