Camera按對(duì)焦功能可以分為FF(Fixed Focus)和AF(Auto Focus),即固定對(duì)焦和自動(dòng)對(duì)焦。固定對(duì)焦顧名思義就是焦距是固定的，而自動(dòng)對(duì)焦可以通過(guò)移動(dòng)鏡頭位置來(lái)改變焦距從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦。以前攝像的功能機(jī)大多是固定對(duì)焦，現(xiàn)在的手機(jī)都帶有自動(dòng)對(duì)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(duì)焦原理是通過(guò)電磁感應(yīng)使鏡頭移動(dòng)，改變焦距完成自動(dòng)對(duì)焦。

Fig 3. VCM 實(shí)現(xiàn)對(duì)焦原理

進(jìn)入自動(dòng)對(duì)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(guò)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(guò)算法，得到這個(gè)點(diǎn)對(duì)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(duì)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(lái)說(shuō)，AF過(guò)程如下：

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

如果算法檢測(cè)到場(chǎng)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(duì)焦方式分為：對(duì)比度/反差對(duì)焦(CAF)、相位對(duì)焦(PDAF)、激光對(duì)焦(TOFAF)，每種算法都實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)和搜索功能。

• Contrast AF
  對(duì)比度對(duì)焦，也叫反差對(duì)焦。反差對(duì)焦是目前普及率最高，使用最廣泛，成本相對(duì)較低的自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)。對(duì)焦的過(guò)程就是通過(guò)移動(dòng)鏡片來(lái)使對(duì)焦區(qū)域的圖像達(dá)到最清晰的過(guò)程，所以對(duì)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(duì)模糊狀態(tài)。因?yàn)?strong>反差對(duì)焦的工作方式是進(jìn)行對(duì)比度檢測(cè)，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(duì)比度最高的位置，才能最終完成對(duì)焦，所以反差對(duì)焦的一個(gè)主要缺點(diǎn)就是耗費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)。

Fig 4. CAF原理

• Phase Detection Auto Focus
  相位對(duì)焦，是在像素傳感器上拿出左右相對(duì)的成對(duì)像素點(diǎn)，分別對(duì)場(chǎng)景中的物體進(jìn)行進(jìn)光量等信息的檢測(cè)，通過(guò)比對(duì)左右兩側(cè)的相關(guān)值情況，便會(huì)迅速找出準(zhǔn)確的對(duì)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(duì)焦。相位對(duì)焦也并不是十分完美，它對(duì)光線的要求就比較高，在弱光拍攝環(huán)境下，相位對(duì)焦就無(wú)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(guò)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(hào)藍(lán)色鏡片離sensor太遠(yuǎn)，上下兩條光線所成的像沒(méi)有重合；2號(hào)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(méi)有相差，所以對(duì)焦成功；3、4號(hào)藍(lán)色鏡片離sensor的距離太近了，上下兩條光線所成的像沒(méi)有重合，但是和1號(hào)不同的是相差的方向是不一樣的。

通過(guò)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(duì)焦，通常叫做激光對(duì)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(guò)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(duì)焦。激光對(duì)焦技術(shù)對(duì)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(duì)焦成功率，只是在對(duì)焦速度上，激光對(duì)焦比較一般。而在光線正常的條件下，激光對(duì)焦的速度和相位對(duì)焦一樣非常之快。

Fig 6. TOFAF原理

被測(cè)面與激光對(duì)焦平面有三種相對(duì)狀態(tài)：一是被測(cè)面在對(duì)焦平面上方，稱為正離焦；二是被測(cè)面與對(duì)焦平面重合，稱為對(duì)焦；三是被測(cè)面在對(duì)焦平面下方，稱為負(fù)離焦。采用半圓激光束進(jìn)行輔助對(duì)焦時(shí)，被測(cè)面與對(duì)焦平面的相對(duì)關(guān)系為正離焦、對(duì)焦、負(fù)離焦時(shí)，對(duì)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(guò)檢測(cè)光斑的形狀及大小即可確定被測(cè)面相對(duì)對(duì)焦面的方向與距離。

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參考：
相位對(duì)焦與反差對(duì)焦
Camera AF version 6.0
激光對(duì)焦
離焦量測(cè)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?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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