自動(dòng)對(duì)焦是相機(jī)系統(tǒng)中的重要組成部分，其作用是在拍攝圖像時(shí)自動(dòng)調(diào)整相機(jī)鏡頭使圖像達(dá)到最清晰的效果。

在攝影技術(shù)的演進(jìn)中，一個(gè)創(chuàng)新性的自動(dòng)對(duì)焦方法于2013年問(wèn)世，它允許光敏傳感器的每個(gè)像素都參與到圖片的對(duì)焦過(guò)程中。最近，研究人員宣布他們對(duì)此技術(shù)進(jìn)行了重要改進(jìn)。這種新方法不僅對(duì)焦速度快、質(zhì)量高，還適用于低光線環(huán)境，并且無(wú)需引入全新的技術(shù)或組件。其背后的原理基于一個(gè)小小的“扭曲”。

在2023年12月于舊金山舉行的國(guó)際電子設(shè)備研討會(huì)上，專家們展示了他們的新發(fā)現(xiàn)。他們開(kāi)發(fā)了一種新型的圖像傳感器，其中光電二極管以相互垂直的方式排列。這種“交叉雙像素扭曲光電二極管”在性能上超越了現(xiàn)有的自動(dòng)對(duì)焦傳感器。

傳統(tǒng)的雙像素自動(dòng)對(duì)焦方法依賴于將兩個(gè)光電二極管置于同一透鏡下，通過(guò)檢測(cè)這兩個(gè)二極管的入射光相位是否一致來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)焦。在此之前，攝影師和攝像師則依賴少量的樣本像素，根據(jù)圖像的對(duì)比度來(lái)調(diào)整鏡頭，但這種方法相對(duì)較慢。

然而，參與對(duì)焦的像素通常無(wú)法同時(shí)記錄圖像數(shù)據(jù)，因此在對(duì)焦能力和圖像質(zhì)量之間需要做出權(quán)衡。而雙像素自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)的引入，使得傳感器中的幾乎每個(gè)像素都能為拍攝前的鏡頭對(duì)焦做出貢獻(xiàn)，并為最終的照片提供信息。其顯著優(yōu)勢(shì)包括快速的對(duì)焦速度、在弱光條件下的良好對(duì)焦性能，以及對(duì)圖像大部分區(qū)域的精確對(duì)焦。

目前，這種技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于高端手機(jī)的攝像頭中。同時(shí)，預(yù)測(cè)顯示，未來(lái)幾年內(nèi)，這類傳感器的市場(chǎng)規(guī)模有望顯著增長(zhǎng)。

然而，多像素光電二極管也面臨一個(gè)挑戰(zhàn)，即其排列方式可能對(duì)某個(gè)方向上的光更為有利，而對(duì)另一個(gè)方向上的光則不利。為了克服這一限制，一些研究人員提出了傾斜的光電二極管設(shè)計(jì)，彼此呈90度并排放置。但這些方法也存在局限性，如讀取時(shí)間長(zhǎng)和需要額外的處理步驟。

最新的研究成果是一種扭曲光電二極管圖像傳感器，它將兩個(gè)相同的光電二極管堆疊在一起，其中一個(gè)捕捉水平方向的光，另一個(gè)則旋轉(zhuǎn)90度捕捉垂直方向的光。由于兩種方向的光電二極管類型相同，因此與系統(tǒng)中的任何二極管相比，它們產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都不需要額外的處理時(shí)間或功率，從而實(shí)現(xiàn)了更快的自動(dòng)對(duì)焦速度。這種正交二極管排列相對(duì)簡(jiǎn)單，并且讀取速度更快，為攝影愛(ài)好者和專業(yè)人士提供了更加高效和精確的對(duì)焦體驗(yàn)。

審核編輯：劉清