Camera按對焦功能可以分為FF(Fixed Focus)和AF(Auto Focus),即固定對焦和自動(dòng)對焦。固定對焦顧名思義就是焦距是固定的，而自動(dòng)對焦可以通過移動(dòng)鏡頭位置來改變焦距從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對焦。以前攝像的功能機(jī)大多是固定對焦，現(xiàn)在的手機(jī)都帶有自動(dòng)對焦功能。

FF模組包括鏡頭(Lens)，傳感器(Sensor)，紅外濾色器(IR Filter)，電路板(PCB)，鏡頭支撐(Lens Holder)，連接器(Connector)。

Fig 1. FF Module

AF模組包括FF模組，音圈馬達(dá)(VCM)，AF Driver IC。

Fig 2. AF Module

AF的對焦原理是通過電磁感應(yīng)使鏡頭移動(dòng)，改變焦距完成自動(dòng)對焦。

Fig 3. VCM 實(shí)現(xiàn)對焦原理

進(jìn)入自動(dòng)對焦（AF）模式后，Driver IC輸出電流從0到最大值，使得鏡頭從原始位置移動(dòng)到最大位置，此時(shí)ISP通過sensor成像，計(jì)算每一副圖片的MTF（Modulation transfer function）值，從而在這條MTF曲線中找到最大值（即圖像最清晰的點(diǎn)），并通過算法，得到這個(gè)點(diǎn)對應(yīng)的電流大小，再一次指示Driver IC提供給音圈這個(gè)電流，而使鏡頭穩(wěn)定在這個(gè)成像面，達(dá)到自動(dòng)變焦效果。

AF的目的是確定實(shí)現(xiàn)對焦的最佳鏡頭位置，并觸發(fā)VCM將鏡頭移動(dòng)到該位置。一般來說，AF過程如下：

AF算法同時(shí)檢測硬件和軟件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以確定是否存在場景變化。

如果算法檢測到場景變化，則算法觸發(fā)搜索。

算法的粗搜索確定下一個(gè)鏡頭位置。

VCM逐漸將鏡頭移動(dòng)到下一個(gè)位置。

精搜索找到最終的鏡頭位置。

VCM將鏡頭移動(dòng)到最終位置。

AF對焦方式分為：對比度/反差對焦(CAF)、相位對焦(PDAF)、激光對焦(TOFAF)，每種算法都實(shí)現(xiàn)了檢測和搜索功能。

• Contrast AF
  對比度對焦，也叫反差對焦。反差對焦是目前普及率最高，使用最廣泛，成本相對較低的自動(dòng)對焦技術(shù)。對焦的過程就是通過移動(dòng)鏡片來使對焦區(qū)域的圖像達(dá)到最清晰的過程，所以對焦成功以后，直觀的感受就是焦點(diǎn)的清晰度最高，而焦點(diǎn)以外的區(qū)域則表現(xiàn)為相對模糊狀態(tài)。因?yàn)?strong>反差對焦的工作方式是進(jìn)行對比度檢測，因此相機(jī)鏡片必須要前后移動(dòng)完整記錄所有的圖像信息，然后計(jì)算出對比度最高的位置，才能最終完成對焦，所以反差對焦的一個(gè)主要缺點(diǎn)就是耗費(fèi)的時(shí)間較長。

Fig 4. CAF原理

• Phase Detection Auto Focus
  相位對焦，是在像素傳感器上拿出左右相對的成對像素點(diǎn)，分別對場景中的物體進(jìn)行進(jìn)光量等信息的檢測，通過比對左右兩側(cè)的相關(guān)值情況，便會(huì)迅速找出準(zhǔn)確的對焦點(diǎn)，之后鏡間馬達(dá)便會(huì)一次性將鏡片推動(dòng)到相應(yīng)位置完成對焦。相位對焦也并不是十分完美，它對光線的要求就比較高，在弱光拍攝環(huán)境下，相位對焦就無能為力了。
  

Fig 5. PDAF 原理

物體的某一個(gè)點(diǎn)會(huì)從各個(gè)方向發(fā)出光線通過鏡片成像到snesor上面去，只有當(dāng)不同方向的光線成像落到sensor的同一個(gè)位置的時(shí)候才是像差最小的時(shí)候：

上圖中，紫色是物體的一個(gè)點(diǎn)，黃色是sensor即成像面，1號藍(lán)色鏡片離sensor太遠(yuǎn)，上下兩條光線所成的像沒有重合；2號藍(lán)色鏡片和snesor的距離合適，上下兩條光線所成的像重合了沒有相差，所以對焦成功；3、4號藍(lán)色鏡片離sensor的距離太近了，上下兩條光線所成的像沒有重合，但是和1號不同的是相差的方向是不一樣的。

通過計(jì)算相位差并將其轉(zhuǎn)換為defocus(離焦)值，以指示實(shí)現(xiàn)聚焦所需的鏡頭移動(dòng)的大小和方向。正defocus值意味著運(yùn)動(dòng)由近到遠(yuǎn)，負(fù)defocus值意味著運(yùn)動(dòng)從遠(yuǎn)到近。當(dāng)defocus值接近零時(shí)，表示目標(biāo)處于焦點(diǎn)。

• Times of Flight AF

飛行時(shí)間對焦，通常叫做激光對焦，利用鏡頭激光傳感器向被攝物體發(fā)射低功率激光，經(jīng)過反射后被傳感器接收，并計(jì)算出與被攝物體之間的距離。之后鏡間馬達(dá)便直接將鏡片推到相應(yīng)位置，完成對焦。激光對焦技術(shù)對于微距、弱光環(huán)境以及反差不夠明顯的區(qū)域，效果顯著，能夠有效提高手機(jī)在這些情況下的對焦成功率，只是在對焦速度上，激光對焦比較一般。而在光線正常的條件下，激光對焦的速度和相位對焦一樣非常之快。

Fig 6. TOFAF原理

被測面與激光對焦平面有三種相對狀態(tài)：一是被測面在對焦平面上方，稱為正離焦；二是被測面與對焦平面重合，稱為對焦；三是被測面在對焦平面下方，稱為負(fù)離焦。采用半圓激光束進(jìn)行輔助對焦時(shí)，被測面與對焦平面的相對關(guān)系為正離焦、對焦、負(fù)離焦時(shí)，對應(yīng)的激光光斑形狀分別為右半圓、小圓點(diǎn)、左半圓，且光斑半徑與離焦量大小成線性關(guān)系。故成像傳感器通過檢測光斑的形狀及大小即可確定被測面相對對焦面的方向與距離。

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參考：
相位對焦與反差對焦
Camera AF version 6.0
激光對焦
離焦量測量

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Camera AF和FF的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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