對焦的原理

即使在實時顯示拍攝時，也可實現 “快速、快適、高畫質”

在實時顯示拍攝時反光鏡會升起，因此無法使用光學取景器拍攝時所用的相差檢測自動對焦。所以到目前為止，大多數數碼相機在實時顯示拍攝時都使用反差檢測自動對焦，根據圖像感應器成像的對比度檢測合焦位置。但是相對于能夠預測合焦時的鏡片位置并驅動鏡片的相差檢測自動對焦，反差檢測自動對焦是通過前后移動鏡片來搜尋合焦位置的，因此自動對焦速度較慢。自EOS 650D開始采用的“Hybrid CMOS AF”，在像面上應用了與相差檢測自動對焦同樣原理進行高速對焦的圖像感應器相差檢測自動對焦，并配合反差檢測自動對焦來提高自動對焦速度。為了實現更快的自動對焦速度，只要能增加自動對焦像素的數量并提高相差檢測自動對焦的精度，就不再需要反差檢測自動對焦了。但是，兼顧畫質令自動對焦像素在數量上有所限制，而“全像素雙核CMOS AF”從根本上解決了這個問題。

宮成“普通的圖像感應器將微透鏡分配到每個像素上，在它們的下方各有一個光電二極管將光信號轉變為電信號，但是使用全像素雙核CMOS AF的圖像感應器，將每個微透鏡下的光電二極管都一分為二，這樣，一次同時可捕捉兩個視差圖像。全像素雙核CMOS AF會利用來自這兩個圖像的信號來完成相差檢測自動對焦。而且重要的是，匯集兩個光電二極管的圖像信號便可作為一個像素進行輸出。由于1個像素就能兼備自動對焦和圖像捕捉功能，所以這種結構可以應用到所有像素中。既保持了畫質又可增加用于自動對焦的像素數，畫質基本沒有受到影響。”

福田“由于可自動對焦的像素分布于整個CMOS圖像感應器，因此在覆蓋實時顯示屏幕約80%(垂直)×80%(水平)的寬范圍區域內都能使用相差檢測自動對焦完成較終合焦※。這樣不僅提高了自動對焦速度，在夜景環境中對點光源的對焦精度也得以提高，而這曾是反差檢測自動對焦的難點。”

佳能堅信在維持成像性能的前提下，也可在實時顯示拍攝中實現高速自動對焦。正是由于佳能的執著信念，這項技術才得以實現。

※當使用支持的鏡頭時。

全像素雙核CMOS AF示意圖

全像素雙核CMOS AF的CMOS圖像感應器在像素中都配置了2個光電二極管。通過這樣的結構可實現圖像感應器相差檢測自動對焦，對焦更迅速。

研發核心
宮成洋（左）
影像信息事業總部
綜合鏡頭研發中心
主任研究員

研發核心
福田浩一（右）
影像信息事業總部
綜合鏡頭研發中心
主任

通過圖像感應器相差檢測自動對焦實現高速對焦

單像素的結構

每個像素都配置了2個獨立的光電二極管

相差檢測AF時（1）

每個光電二極管獨立接收光線

相差檢測AF時（2）

在不同的位置分別獲取2個信號即可進行相差檢測自動對焦

成像時

拼合2個光電二極管積蓄的電荷A與B，作為1個像素進行讀取

全像素雙核CMOS AF通過圖像感應器相差檢測自動對焦可實現高速對焦。“相差檢測自動對焦”是以從2個位置獲取的信號為基準進行測距的對焦方式。由于需要檢測2個被攝體成像（相位）的間隔（差），因此被稱為“相差檢測自動對焦”。 全像素雙核CMOS AF為每個像素都配置了2個光電二極管，并由此獲得2個信號（A像和B像）。通過比較A像和B像的視差信號計算出鏡頭的驅動量和驅動方向。

而拍攝時可拼合2個信號作為1個圖像信號進行輸出。這樣就能在不影響畫質的情況下同時實現自動對焦和圖像捕捉功能。

另外，全像素雙核CMOS AF將水平方向排列的多個像素連接起來，使其成為線型感應器（縱向線條檢測感應器），調動多個像素進行對焦。這里的線型感應器長度（相當于取景器自動對焦感應器的基線）會根據光圈產生變化。因此，使用光圈F8拍攝短片時也能進行自動對焦。

※為了便于理解，這里將圖中所示部分稱為光電二極管A和B，且實際上光電二極管并沒有2種顏色。

全像素雙核CMOS AF的對焦原理

全像素雙核CMOS AF可從光電二極管A和B中分別檢測出A像和B像的信號。在完成合焦的狀態下2個像將重合，而在未完成合焦的狀態下，2個像都是模糊且相互錯開的。通過檢測偏差量（信號差）和偏差方向（A像和B像分別位于中心的哪一側），就能計算出對焦鏡片組應當朝什么方向移動多少距離。這樣一來就能直擊目標，迅速對焦了。

合焦時2個像的狀態（示意圖）

相機將光電二極管A信號與B信號相互重合的狀態判斷為合焦。

焦點偏前時2個像的狀態（示意圖）

相機將B像相對于中心偏向左側、而A像偏向右側的情況判斷為焦點偏前。另外，根據2個像的偏差量（信號差）即可計算出完成合焦所需的鏡片驅動量。

焦點偏后時2個像的狀態（示意圖）

相機將A像相對于中心偏向左側、而B像偏向右側的情況判斷為焦點偏后。