手机快速对焦技术汇总

 

为了快速的进行手机抓拍,手机的对焦速度非常重要,那么如何实现手机相机的快速对焦呢?本篇文章就目前市面上的主流技术做一个简单的介绍。...



为了快速的进行手机抓拍,手机的对焦速度非常重要,那么如何实现手机相机的快速对焦呢? 本篇文章就目前市面上的主流技术做一个简单的介绍:

相机对焦的原理如下:



上图是相机对焦的原理,只有当相机镜头和人物处于一个合适的位置的时候,人物才能在感光sensor上形成清晰的影像。 所以,在针对人物的拍照过程中,需要针对目标物体进行对焦,也就是找到物体的位置,然后通过马达推动镜头,使得目标物体清晰的成像在CMOS Sensor上。

从原来上可以看出,要实现快速的对焦,需要有一种快速的找到目标物体位置的方法,以及有一种可以把镜头快速地推动到合适位置的马达。下面从对焦方法以及马达两个方面进行总结:

一. 对焦方法或手段



1. 自动对焦常规的方法主要是对比度检测法,通过移动马达来检测Sensor上像素的清晰度来实现物体位置的检测和焦点的确认;这种方法速度通常不会太快,通过调节马达的STEP可以实现速度的提升,但是会导致对焦精度的下降。



2. 2015年应用比较多的技术是PDAF技术,通过sensor中的PD来完成位置的检测



(只是在网络上找到这个语言非中英文的示意图,望见谅),这个相位检测方法,通过计算Sensor中的PD像素信息而获得物体的位置信息,从而推动马达实现快速对焦。这个技术最大的问题在于无法实现比较暗环境下的对焦,同时也无法实现纯色环境或者逆光环境的对焦

3. 最新的PDAF技术是Dual PD技术,这个技术通过更多PD像素的加入,实现在低至50Lux也能识别物体距离的功能

除了相位对焦技术以外,测距方法主要有2个,一个是激光对焦,一个是双摄实现的快速对焦。

4. 激光对焦



手机通过激光器打出红外信号,信号遇到物体阻挡后反射回来,通过时间差可以计算出物体和相机之间的距离。

5. 双摄快速对焦技术



通过双摄像头模拟人的双眼实现三角形的测距,这个对于算法和ISP的性能要求比较高。

二. 马达

前面提到了识别物体位置的方法(对比度对焦是距离识别和对焦一体化的方法),在实现了物体的位置识别后,就是通过马达来推动镜头实现快速的对焦。目前有三种马达,常规马达,闭环马达,中置马达,下面分别说明一下:

  1. 常规马达常规音圈马达是一个简单的装置,将电流转化为机械力,其定位以及力的控制通过位置反馈装置以及控制器达成,其精度由控制器(Drive IC)决定,与音圈马达本身毫无关系。通过通电线圈在磁场中受到作用力的原理,进行移动,精确控制需要借助一些外部的部件,例如Drive IC,通过DriveIC来控制和输出电流的大小和时间,由此来控制Voice Coil Actuator需要到达的位置。
  2. 闭环马达常规开环马达一个比较大的问题是马达稳定时间长,同时无法定位导致定位不会精确。
  3. 中置马达闭环马达的性能是好,但是由于加入了HALL器件,成本很高。因此又出现了一种中置马达技术,这个技术马达的初始位置在整个马达的行程的中间,在对焦过程中,可以减少对焦的步骤。同时成本又相对常规开环马达增加不多,因此会成为一种相对应用较多的技术。
  最后,为了实现成本和性能的均衡,2015年很多国内厂商都采用PDAF+中置马达的组合技术,如VIVO X系列和金立的旗舰机产品。





预计2016年Dual PD技术会取代PDAF成为顶级旗舰机的标配技术,不过PDAF仍然会是中高端产品的主流技术。

注: 本文很多图片来源于网络,如有侵权请告知,也欢迎大家提供不同的对焦技术和方法。


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