变焦与对焦（转自csdn）

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一、变焦

       通常指通过移动镜头内的透镜镜片位置来拉长或缩短焦距，也叫ZOOM。

       变焦目前可以分为光学变焦和数字变焦两种类型：

       光学变焦：

               光学变焦是通过移动镜头内部镜片的相对位置来改变焦点的位置，改变镜头焦距的长短，并改变镜头的视角大小，从而实现影像的放大与缩小。如果被拍摄的

       物体位置保持不变，镜头的焦距与物体的放大倍率会呈现正比例的关系，如果要用一个词来形容光学变焦的话，那就是“望远镜”。(成像面水平方向移动)

       

       数字变焦：

               数字变焦是通过可拍照手机处理器，把图片内的每个像素面积增大，从而达到放大的目的，就像我们在ACDSEE等图像处理软件中，强行拉大图像的像素一样，

       只不过这个过程在手机中进行，把原来SENSOR上的一部分像素使用插值手段进行放大。与光学变焦不同的是，数码变焦是在SENSOR垂直方向上的变化，而给人以

       变焦效果的。由于整个过程焦距没有任何变化，所以图像质量是会随着放大比例的增加，逐渐下降。(成像面垂直方向缩放)

               数字变焦也可以分为插值算法变焦和伪数字变焦两种：

               插值算法变焦：对图像进行插值运算，将图像的尺寸扩大到所需的规格，这种算法就其效果而言，并不理想，尤其是当使用在手机上的时候，手机上的摄像头

       本身得到的数据就有较大的噪声，再插值的话，得到的图像几乎没法使用。

               伪数字变焦：当摄像头不处在最大分辨率格式的情况下，比如130 万像素的 sensor 使用 640*480 的规格拍照时，仍旧设置 sersor 工作在 1280*960 的分辨率

       下，而后通过采集中央部分的图像来获取 640*480 的照片，使得在手机上看来所拍物体尺寸被放大了一倍。这种办法几乎不需要额外的算法支持，对图像质量也没有影

       响，缺点是只有小尺寸情况下可以采用。

 

       光学变焦不会牺牲清晰度

       数字变焦显著牺牲清晰度

       

 

二、对焦(调焦)

       1. 对焦概念

               用凸透镜做照像机的镜头时，它成的最清晰的像一般不会正好落在焦点上，或者说，最清晰的像到光心的距离(像距)一般不等于焦距，而是略大于焦距。

       具体的距离与被照的物体与镜头的距离（物距）有关，物距越大，像距越小，(但实际上总是大于焦距)。

 

               由于我们照像时，被照的物体与相机(镜头)的距离不总是相同的，比如给人照像，有时，想照全身的，离得就远，照半身的，离得就近。也就是说，像距不总是

       固定的，这样，要想照得到清晰的像，就必须随着物距的不同而改变感光面到镜头光心的距离，这个改变的过程就是我们平常说的“调焦”。所以，我们所说的“调焦”

      调整的并不是真正意义上的焦距，而是只不过在摄影中，把投射到底片或感光元件上的图象调整到最清晰这一过程达成共识的称谓罢了。

 

              对焦实际上是调整整个镜头的位置(而不是镜头内的镜片)的位置，来控制像距，从而使成像最清晰。

       

      2. 对焦分类

               对焦可以分为手动对焦，自动对焦，多点对焦：

               手动对焦，它是通过手工转动对焦环来调节相机镜头从而使拍摄出来的照片清晰的一种对焦方式。

               自动对焦，由照相机根据被摄体距离的远近，自动地调节镜头的对焦距离。

               多点对焦，也叫区域对焦，当对焦中心不设置在图片中心的时候，可以使用多点对焦。常见的多点对焦为5点，7点和9点对焦。

 

      3. 自动对焦原理

                

               更多可参考系列文章：

              AF系统：自动调焦(AF)原理

              http://www2.xitek.com/info/showarticle.php?id=1039

              AF系统：主动型自动调焦系统

              http://www2.xitek.com/info/showarticle.php?id=1041

              AF系统：相位检测被动型自动调焦系统

              http://www2.xitek.com/info/showarticle.php?id=1043

             AF系统：透镜分离相位检测原理

             http://www2.xitek.com/info/showarticle.php?id=1048

             AF系统：TCL相位检测原理

             http://www2.xitek.com/info/showarticle.php?id=1045

             AF系统：一些与自动对焦有关的新概念

             http://www2.xitek.com/info/showarticle.php?id=1055

             AF系统：自动调焦系统框图

             http://www2.xitek.com/info/showarticle.php?id=1051

 

            不过大部分手机用camera都没有AF功能，最近接触的OV5640 camera sensor具有AF功能，另外模组厂提供的CCM在结构体上和普通的CCM也有一些差别。

            自动对焦通常是在微量调整镜头，所以需要有相应的驱动机构。通常来说，Voice Coil Motor（音圈马达VCM），Stepping Motor（步进马达），Piezoelectric Motor（压电马达）这3种。此外还有通过改变镜头光学特性的Liquid Lens（液体镜头）而达到真正的变焦的方法。

             

            

           自动对焦模组的基本结构：

           

             

           

     4. VCM音圈马达

          所谓音圈直线电机(Voice Coil Motor)因其结构类似于喇叭的音圈而得名。具有高频响、高精度的特点。

          

          日韩音圈马达的基本结构：

          

          音圈马达的原理：安培力定律（弗莱明左手法则）

          

         空间有磁场B,在横切磁场的电线通电流I,电线产生向上方向的力F。

 

         音圈马达评价指标：

                 手机AF音圈马达（圈内叫法：透镜驱动装置）。评价一个音圈马达，主要是看一个电流和行程距离的比值。一般现在都是15mA作为启动电流，

         之后如果每上升10mA所能驱动的行程距离是相等的那算是一个比较合格的产品，如果精度能达到每上升5mA也能行程相等，那就是很优秀厂家的产品，

         依次类推...而不是像现在的某些厂家鼓吹的最大行程，最大耗电量，最大功率，尺寸大小。当然这些也都是不可烧的衡量指标。

                 

            音圈马达的基本动作：

            

          某种AF镜头的结构以及镜头驱动原理：

           

          

          OV5640 sensor IC集成了VCM控制器，电路模块如图：