AF摄像头工作模式原理
3A+ISP之AF篇
3A+ISP之AF篇AF（Auto Focus）1.AF的光学原理：（1）透镜成像：成像点不一定落在焦平面上面，需要通过调整镜头，使成像点落在焦平面上面，使sensor清晰成像，这个过程就是聚焦过程。
（2）景深：A、容许弥散圆(Circle of confusion)：在焦点前后，光线开始聚集和扩散，点的影像变成模糊的，形成一个扩大的圆，人眼能够辨认最小的圆称为容许弥散圆。
通常情况下，肉眼分辨率为1/2000~1/5000。
人眼在明视距离（眼睛正前方30厘米）能够分辨的最小的物体大约为0.125mm。
所以，弥散圆放大在7寸照片（这是个常用尺寸）也只能是0.125mm以内，也就是图像对角线长度的1/1730左右,这个1/1730左右的容许弥散圆大小对于任何大小的底片或者CCD都适用，因为它们放大出来的7寸照片，都可以将弥散圆控制在0.125mm。
所以蔡斯公司制定的标准就是弥散圆直径=1/1730底片对角线长度。
B、焦深和景深：焦点前后各有一个容许弥散圆，两个容许弥散圆之间的距离称为焦深，对应被摄物体对焦前后，其影像仍有一段清晰的范围，就称为景深。
前后焦深不等，前后景深也不等，一般前焦深小于后焦深，后景深大于前景深。
景深随镜头的焦距、光圈值、拍摄距离而变化。
对于固定焦距和拍摄距离，使用光圈越小，景深越大。
对于高斯透镜，物距So、像距Si、焦距f的有如下关系：可见，可以通过改变物距，像距，或焦距，可以改变景深。
1.AF的基本方法：（1）Lens-motion-type AF移动镜头：根据图像的清晰度（一般为边缘信息）或者物距信息，通过AF算法判断对焦情况，从而计算镜头的移动方向和大小，然后驱动电路使镜头移动来改变聚焦位置。
（2）Lens-modification-type AF改变焦距：通过liquid lens或者solid-state electro-optical devices这些可变焦的器件来改变镜头的焦长。
学习相机af对焦模式，需掌握这3个常用对焦模式，AF-S,AF-C,AF-A
学习相机af对焦模式，需掌握这3个常用对焦模式，AF-
S,AF-C,AF-A
学习相机AF对焦，前提是自动对焦，手动对焦没有这些说法。
这篇文章讲解3种常见自动对焦模式，尼康和索尼相机上面叫做AF-S、AF-C、AF-A，分别对应佳能相机上面的one-shot，AI-servo，AI-focus，不同相机叫法不同，但功能是一样的。
接下来，我们认识一下这3种对焦模式:
1、AF-S和one-shot，是单次对焦的意思，一般配合单点对焦使用，精确对焦，适合慢节奏的拍摄，比如风景照，人像摆拍，静物拍摄等。
2、AF-C和AI-servo，是连续对焦的意思，适合拍摄运动的题材，比如舞蹈动作抓拍，体育运动，跑步的人等。
3、AF-A和AI-focus，是智能切换单次对焦和连续对焦的意思，但是这个模式用的比较少，因为智能切换的灵敏度不是很高，比如人物从静止突然运动起来，相机不一定会立马切换到连续对焦模式，我自己也很少用这个模式。
虽然现在微单相机对焦功能特别强大，有各种识别能力，比如人眼识别，狗眼识别，鸟眼识别，车辆识别，AI学习等，但有些复杂的光线和特殊场景，我们还是需要用AF-S配合单点对焦来精确对焦拍摄，所以我们还是有必要学习一下这些基本对焦模式。
本期内容是使用相机操作的重点内容，非常适合摄影新手，学起来吧！关注我，了解更多摄影和相机的相关知识！。
主动式AF自动对焦技术原理
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• 1985年2月，Minolta 整合先前的 AF 設計經驗，以市場導向推出了世界 上第一部真真正正的 AF單眼機身 α7000( A7000為歐洲市場銷售代號， 日本市場爲α7000，美洲則爲MAXXUM 7000)。 • α7000是一架全新設計的機種，特別的是 Minolta 放棄了傳統 MD接環， 改用新型的AF接環，機頂設有液晶顯示面板(LCD)，用來顯示如各種參數， 替代了原來的刻度盤。 • α7000還一反過去的光圈調整是作在鏡頭上的設計，將光圈調節改在機 身上操作。 • 全部取消過去常用的轉盤旋紐，改以按鍵代替，同時創新 PASM 四種曝 光方式加入，打下未來機身的標準。 • Minoltaα7000 係自 X-600推出之後最大手筆的研究開發，總投資超過 15億日元，影響所及讓 Minolta 一舉成為領先 Nikon、Canon、Pentax 以及 Olympus 等日本同業公司，由於α7000性能優異，價格合理，總計 全球銷售了265萬部，連帶啟動 Minolta 交換鏡頭工業的升起，並成功 擊敗當時銷售第一的 Canon公司。 • Minoltaα7000連續奪得了1985~86年度 TSAM歐洲相機最佳推薦和1985年 日本相機大賞。
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• 自動對焦方式優點在於相機自身不需要發射系統，因此耗能少、 成本低，分光系統簡潔，有利於小型化。 • 在室外陽光充足時使用能夠充分的自動對焦，甚至在逆光下或是 對焦遠處景物，只要有亮度，這套系統通通都能完成對焦。 • 由於該系統主要是接受外來光線的，學理上稱其為『被動式』AF 系統。 • 當光線過暗或主體反差太低時，VAF 是無法工作，加上對細線條 的主體（例如：電線杆），VAF的自動對焦也較困難且精度不高 (最近1.1公尺至無窮遠)。 • 傻瓜相機、低階的數位相機往往無法提供精確的微距拍攝能力， 原因也在此。 • 在室內拍攝亮度不足的問題，後來的傻瓜以及數位相機，多採用 了『輔助對焦燈』這樣的設計，來補強光線不足時的困擾 。
AF是什么简称
AF是什么简称
AF是从英文auto focus（自动对焦）而来，它是相机里常见的一种技术，作用于摄影和摄像中有着重要的地位。
AF又称自动对焦，是指相机摄影时能自动定位焦点，以及根据焦点的变化进行调整，保持焦点锁定的功能。
它的机制有着众多的变体，如对焦锁定（AF Locked），对焦跟随（AF Tracking），对焦追踪（AF Zone Tracking）等不同阶段，都可以操控聚焦位置。
因此，这项技术可以让拍出的照片更加清晰，视频也会变得更加稳定。
AF能够提高摄影爱好者的拍摄效果，既可以保证拍摄人物的准确性，又能够合理的调整聚焦范围，且不像传统手动对焦十分耗费时间。
此外，它还可以向摄影爱好者提供更多的可能性，例如自动连拍，也可以让处理照片时，让照片变得更加柔和，同时也保证噪点在拍摄中不会混入画面。
AF技术为更多摄影爱好者提供了更容易操控，高效率的拍摄方式，让每一张照片或视频都拍摄出最佳状态，也逐渐成为人们拍摄的必备技能。
尽管它的好处不言而喻，但也不可忽视谨慎使用有助于保护用户的隐私安全的问题，爱好者一定要注意。
AF自动对焦的原理及发展史(中)
Mr. OH!主述ANAN 策劃/ 編輯主動式AF 自動對焦技術原理上一節我們提到被動式AF 系統的缺點，特別是當現場的照明光線比較暗或主體本身的反差太小時，AF 就無法精密測距，另外，被動式系統對焦所需時間太長，反應太慢也是為人所詬病。
為了解決室內光源照明不足的問題，部分相機開始具有投射對焦輔助燈的能力，甚至稍後也有廠家推出具有紅外線照明的機種。
圖左：Polaroid SX-70 Sonar AFSX-70具有很多衍生機型只有SX-70 SonarAF 才具有超音波對焦功能圖右：紅外線與超音波兩類主動式對焦系統操作流程示意圖真正的主動式對焦系統，在1978年美國寶麗萊公司(Polaroid - 也就是以即可拍照相機成名的公司)，首次推出了具有超音波自動對焦功能的照相機SX-70 Sonar AF。
這是首次有照相機採用了『主動式』AF系統，利用照相機本身發出超音波信號，測量從主體來回的信號時間差，從而得到正確的距離參數。
『主動式』的優點是完全不受環境光線影響，也不會因為主體本身的反差條件而影響對焦操作，甚至能在黑暗的情況下工作。
受到Polaroid 的激勵，1979年11月，日本Canon 佳能則推出了第一部用紅外線測距的自動對焦照相機AF35M，其工作原理與超音波AF系統相似。
雖然，主動式AF 補強了被動式的缺點，但是確也產生了更多的問題。
例如：初期的超音波或紅外線發射距離太短，無法滿足專業相機長焦段的需求，又不能太近所以連帶的影響微距的使用，加上不能透過玻璃工作（因為玻璃會把主動信號反射回來，相對的被動式就沒有這個問題），而對具有吸收紅外線能力的主體也會得出不正確的測距結果。
諸多因素使得初期的主動式AF 系統還是停留在35mm 的傳統傻瓜相機上。
由於這一類型的相機必須在機身前方開闢自動對焦窗，我們也稱這種相機為『雙眼相機』，對照可以交換鏡頭的『單眼相機』作為區別。
單眼135mm AF 自動對焦技術(鏡頭對焦技術的先驅）早期的自動對焦系統雖然暫時解決傻瓜相機的自動對焦的問題，但是對於135 單眼相機和中大型相機來說，這樣的設計還是不足。
AF摄像头工作模式原理
AF摄像头工作模式原理AF(Auto Focus)自动对焦：自动对焦有两种方式，根据控制原理分为主动式和被动式两种。
主动式自动对焦通过相机发射红外线，根据反射回来的射线信号确定被摄体的距离，再自动调节镜头，实现自动对焦。
被动式对焦有一点仿生学的味道，是分析物体的成像判断是否已经聚焦，比较精确，但技术复杂，成本高，而且在低照度条件下难以准确聚焦，多用于高档专业相机。
一些高智能相机还可以锁定运动的被摄体甚至眼控对焦。
有的手机平台上引出的GPIO口控制或者是Sensor中集成的AF算法，不需要单独使用MCU，有的手机平台是靠MCU集成AF算法,比如MTK的6228。
Sensor 的AF算法是在ISP（DSP）的fireware里面的，就是MCU.对于Sensor带有AF功能的一般通过I2C下命令就行了。
手机平台如果是采用IO口控制的话，软件必须有AF的算法，根据图像的清晰度通过IO口控制马达的驱动IC使VCM或者Step（步进电机）动作。
实际上和音圈的原理是一样的,首先对马达供给有低到高的直流电VCM的转子由低到高走完全程,在走的过程中使用IC读取SENSOR固定位置上的亮度数值并记录实时电流数值,到达顶端后在供给马达在sensor亮度值最高时的电压,用VC开发会比较快。
镜头直接就可以拧进VCM马达的镜头槽中的，在你给VCM 进行控制时可以有两种控制方式一种时PWm控制方式，还有的是IIC的控制方式，在控制信号输入到驱动芯片时，驱动信号便发出电流来驱动VCm马达，使VCm马达机构上下移动，所以就实现了自动对焦的目的。
基于DSP的自动对焦系统，自动对焦技术是计算机视觉和各类成像系统的关键技术之一,在国外AF技术已经非常普遍，照相机、摄像机、显微镜、内窥镜等成像系统中有着广泛的用途。
在我们国家这个方面应用比较少。
传统的自动对焦技术较多采用测距法,即通过测出物距,由镜头方程求出系统的像距或焦距,来调整系统使之处于准确对焦的状态。
AF简介
FF 模组 感光芯片 影像处理芯片 镜头 VCM马达 驱动芯片 OV3632 OV620 4P 不需要 不需要
AF模组
AF增加的 成本
OV3632 OV620 4P 需要 需要 比FF高 0.2$-0.5$ 10%-20%额外 良率损失
无需
0.1s~1.5s
压缩输出
可用
可用
防抖
可用
可用
e. AF模组组装与传统FF模组的比较：
TF模组
AF模组
模组组装困难度简单源自更复杂，有额外的组装VCM的步骤
模组组装良率
高
由于VCM的组装而导致额外的良率的损失
模组组装能力
技术已成熟
需要额外的组装VCM的步骤
可靠性
没有可移动件，可靠性高
由于VCM马达的存在，跌落测试是个困难 点
磁场的磁力线，从而产生一个带动镜头向上的力。
通过这种直线运动的方式来达成驱动透镜进行自动调 焦的一个目的。
自动对焦模组的种类
8.5x8.5x5.6
8.5x8.5x5.6 音圈马达:VCM
10x10x6
光学变焦镜头: 设计中
压电陶瓷:Piezo
液体镜头
步进电机:Stepping motor
2.AF产品设计状况
Auto Focus 简介
目录：
(1).AF是什么?
(2).AF产品设计状况.
(3).AF产品性能参数.
(4).AF与传统FF的比较.
(5).AF的优缺点汇总. (6).AF产品资源状况. (7).AF模组的软件平台应用情况
f3af对焦原理
f3af对焦原理
F3AF对焦原理
在现代摄影领域，人们常常使用自动对焦功能来拍摄清晰的照片。
而F3AF对焦原理则是一种先进的自动对焦技术，它通过使用红外线和超声波技术来实现快速而准确的对焦。
F3AF对焦原理的核心思想是利用红外线和超声波来检测被摄体的距离，并根据这些信息来自动调整镜头的焦距，以实现清晰的对焦效果。
当摄影师按下快门按钮时，相机会发射一束红外线或超声波信号，然后通过测量信号的反射时间来计算被摄体与相机的距离。
通过这种方式，F3AF对焦系统可以快速而准确地计算出被摄体与相机的距离，并根据这个距离来调整镜头的焦距。
这样一来，摄影师就可以在不需要手动对焦的情况下，轻松地拍摄出清晰锐利的照片。
与传统的自动对焦技术相比，F3AF对焦原理具有许多优势。
首先，它能够在复杂的拍摄环境中快速而准确地对焦，无论是拍摄静物还是移动物体，都能够轻松应对。
其次，它的对焦速度非常快，可以在瞬间捕捉到想要的画面。
最重要的是，F3AF对焦原理所拍摄的照片质量非常高，能够呈现出细节丰富、清晰锐利的效果。
然而，F3AF对焦原理也存在一些局限性。
首先，它对被摄体的反射能力有一定要求，如果被摄体太暗或者太亮，可能会影响对焦的准确性。
其次，对焦系统的精确度受到镜头的质量和相机的性能限制，
因此在选购相机和镜头时需要注意。
总的来说，F3AF对焦原理是一种先进而高效的自动对焦技术。
它通过使用红外线和超声波来实现快速而准确的对焦，让摄影师能够轻松拍摄出清晰锐利的照片。
尽管它也存在一些局限性，但随着技术的不断进步，相信F3AF对焦原理将会越来越普及，并为摄影师们带来更多的便利和创作可能性。
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AF摄像头工作模式原理
AF(Auto Focus)自动对焦：自动对焦有两种方式，根据控制原理分为主动式和被动式两种。
主动式自动对焦通过相机发射红外线，根据反射回来的射线信号确定被摄体的距离，再自动调节镜头，实现自动对焦。
被动式对焦有一点仿生学的味道，是分析物体的成像判断是否已经聚焦，比较精确，但技术复杂，成本高，而且在低照度条件下难以准确聚焦，多用于高档专业相机。
一些高智能相机还可以锁定运动的被摄体甚至眼控对焦。
有的手机平台上引出的GPIO口控制或者是Sensor中集成的AF算法，不需要单独使用MCU，有的手机平台是靠MCU集成AF算法,比如MTK的6228。
Sensor 的AF算法是在ISP（DSP）的fireware里面的，就是MCU.
对于Sensor带有AF功能的一般通过I2C下命令就行了。
手机平台如果是采用IO口控制的话，软件必须有AF的算法，根据图像的清晰度通过IO口控制马达的驱动IC使VCM或者Step（步进电机）动作。
实际上和音圈的原理是一样的,首先对马达供给有低到高的直流电VCM的转子由低到高走完全程,在走的过程中使用IC读取SENSOR固定位置上的亮度数值并记录实时电流数值,到达顶端后在供给马达在sensor亮度值最高时的电压,用VC开发会比较快。
镜头直接就可以拧进VCM马达的镜头槽中的，在你给VCM 进行控制时可以有两种控制方式一种时PWm控制方式，还有的是IIC的控制方
式，在控制信号输入到驱动芯片时，驱动信号便发出电流来驱动VCm马达，使VCm马达机构上下移动，所以就实现了自动对焦的目的。
基于DSP的自动对焦系统，自动对焦技术是计算机视觉和各类成像系统的关键技术之一,在国外AF技术已经非常普遍，照相机、摄像机、显微镜、内窥镜等成像系统中有着广泛的用途。
在我们国家这个方面应用比较少。
传统的自动对焦技术较多采用测距法,即通过测出物距,由镜头方程求出系统的像距或焦距,来调整系统使之处于准确对焦的状态。
随着现代计算技术的发展和数字图像处理理论的日益成熟,自动对焦技术进入一个新的数字时代,越来越多的自动对焦方法基于图像处理理论对图像有关信息进行分析计算,然后根据控制策略驱动电机,调节系统使之准确对焦。
本文利用数字式CMOS图像传感器作为感像器件,运用DSP芯片采集图像信息并计算系统的对焦评价函数,根据优化的爬山搜索算法控制驱动步进电机,调节系统光学镜头组的位置,使系统成像清晰,从而实现自动对焦。
这是一种数字式的自动对焦方法,其准确性和实时性使其在视频展示台和显微镜等设备中的应用具有广泛的前景。
1系统的硬件构成
一个典型的自动对焦系统应具备以下几个单元:成像光学镜头组、成像器件、自动对焦单元、镜头驱动单元。
在本系统中,成像光学镜头组包括光学滤波器、变焦透镜组和对焦透镜组;成像器件是CMOS数字式图像传感器,输出图像信息的数字量;自动对焦单元由DSP芯片作为核心器件,图像信息的采集、计算、控制策略的选择和控制信号的产生都在这个单元中进行;镜头驱动单元包括步进电机及其驱动电路,该单元接受自动对焦单元的控制,驱动成像光学镜头组中的变焦透镜组和对焦透镜组进行位置调节,最终使图像传感器输出准确对焦的图像。
系统的硬件结构如图1所示。
图1自动变焦系统结构图
1.1数字式CMOS图像传感器
图像传感器是把光信号转换成电信号的装置。
本系统采用1/3英寸数字式CMOS
图4硬件电路示意图
2系统的软件设计
系统软件包括数据采集及处理、优化搜索算法、步进电机驱动和变焦跟踪等功能模块。
系统软件流程图见图5。
点,而且搜索历程短,有利于快速对焦。
3自动对焦实验结果
表1是根据实验结果记录的聚焦镜头处在不同的位置时测得的调焦评价函数值。
表中给出了在两个不同的变焦倍率下,调焦评价函数值的变化规律。
从表中可以看到,在聚焦镜头的移动过程中,调焦评价函数值的变化规律是由小到大再减小,与此同时图像显示经历了从模糊到清晰再到模糊的过程。
对于不同的变焦倍率,调焦评价函数的变化规律相同。
在聚焦镜头的整个行程中,能够找到一个显著的最大值,这个最大值的位置与图像最清晰的位置是相对应的;在最大值的两端,数值减小得非常快,然后数值趋于稳定。
在优化的爬山搜索算法中,选取最大步长要以调焦评价函数的变化趋势为依据。
在本系统中选择最大步长为30H,这样总能测到一个最大值或两个次大值中的一个数据,在第二次搜索时就一定能找到调焦评价函数的最大值。
表1聚焦镜头在不同位置时的调焦函数值OV5640AF硬件连接电路图
chengcheng。