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。
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。
关于AF系统
关于AF系统尼康D5、D500刷新了相位检测AF模块的新纪录。
关于AF系统的概念，你都清楚么?店铺给大家整理了有关于AF系统的介绍，分享给你们!关于AF系统：AF的检测方式名词：相位检测、对比度检测、混合检测AF的检测方式与相机的类型息息相关，具体来说：- 单反相机在光学取景下大多是相位检测，在实时取景下是对比度检测或混合检测;- 无反相机多为混合检测，少部分产品只有对比度检测;- 固定镜头相机多为对比度检测，少部分产品支持混合检测。
那么3种检测方式有何区别，各自的优缺点又是什么呢?- 对比度检测：由感光元件直接完成对焦。
不需要额外部件，不影响成像质量，不存在跑焦风险，并且能在整个画面任意位置对焦。
借助空间识别算法等技术，新一代对比度检测AF相机的单次AF速度已经足够快了，只在高速连拍+连续对焦时还会有拉风箱的问题。
- 相位检测：与对比度检测相比，相位检测可以更快获知相机到被摄对象的距离，从而在更短的时间内完成对焦。
然而速度、精度、灵活性难以兼顾：单反相机依赖独立AF模块(位于反光板下方)完成相位检测AF，实际测量的并不是到达感光元件的光线，带来了跑焦风险;独立AF模块只能提供有限数量的对焦点，对全画幅相机来说，覆盖面积难以扩大。
- 混合检测：混合检测全称相位/对比度混合检测，也就是兼具两种检测模式。
它的基础同样是感光元件，只不过负责相位检测的部件从独立AF模块变成了感光元件上的专用像素。
与前两种检测模式相比，混合检测既解决了高速连拍、短片拍摄时的连续对焦问题，也不存在跑焦风险或对焦范围限制。
金无足赤，混合检测的问题是会影响画质(相位检测专用像素在成像时要当作坏点)，因此混合检测的相位对焦点数量受到CMOS像素数量、像素密度的限制。
混合检测技术领先的相机：索尼A7RII、三星NX1/NX500、尼康1系列佳能70D、7D2等产品采用的全像素双核CMOS AF技术，技术原理与混合检测不同，但目的和效果相近。
pdaf 对焦 原理
pdaf 对焦原理
PDFAF（相位检测自动对焦）是一种常见的相机对焦技术，
其原理是通过测量成像传感器上相位差来确定焦点位置。
与传统的对比度自动对焦（CAF）相比，PDFAF可以提供更快的
对焦速度和更准确的对焦结果。
PDFAF的工作原理是利用图像传感器上的相位差信息进行对焦。
当光线通过镜头进入相机传感器时，会在像素层面上形成相位差。
这些相位差是由于光线在镜头不同部分的路程差异所引起的，而这种差异正是我们利用的依据。
为了测量相位差，相机利用特殊的相位检测像素或相位检测传感器。
这些像素或传感器分别位于传感器的两侧，并负责测量光线到达的相位差。
通过分析这些相位差，系统可以确定焦点的位置。
对焦系统会根据相位差信息调整镜头的位置，以使成像传感器上的相位差最小化。
当相位差为零时，表示所选焦点处于焦平面上，即实现了正确的对焦。
相位差测量对焦方法通常比对比度对焦更快、更精确。
然而，由于需要额外的相位检测像素或传感器，PDFAF的成本相对
较高。
因此，不同相机厂商采用的PDFAF实现方式可能有所
不同。
总之，PDFAF利用测量相位差来确定焦点位置，以实现快速、
准确的自动对焦。
这种技术在如今的相机中得到了广泛应用，显著提高了对焦的效果和拍摄体验。
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自动对焦模式与AF区域模式
AF自动对焦模式与AF区域模式
1.AF自动对焦模式
AF自动对焦模式的原理是：摄像机的自动对焦系统会在画面中以一定的步长来寻找最佳焦点，然后通过检测到的焦点深度信息，摄像机会根据设定的深度范围来决定最佳的焦点。
这样，当拍摄主题运动时，摄像机会根据设定的深度范围保持稳定的焦点，使拍摄的照片清晰美观。
它的优点在于，它可以准确快速地找到主题的最佳焦点，从而提高拍摄效果；它可以在拍摄过程中非常稳定地保持焦点不受外界影响，从而保证拍出高质量的照片。
AF区域模式是摄影师在拍摄时结合个人的作风和色彩取景方式所使用的模式。
它可以根据摄影师选择的区域，对拍摄主题的中间部分或边缘部分进行自动对焦，而不是整个画面。
AF区域模式的主要原理是：在拍摄过程中，摄影师可以通过将相机上的视野范围设定为特定的区域来精确定位拍摄主题的焦点，从而以较高的精度拍摄出想要的照片。
AF区域模式的优点在于，它可以根据摄影师的色彩取景方式。
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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。