用交叉双像素扭曲光电二极管实现更快地对焦

自动对焦是相机系统中的重要组成部分，其作用是在拍摄图像时自动调整相机镜头使图像达到最清晰的效果。  

在摄影技术的演进中，一个创新性的自动对焦方法于2013年问世，它允许光敏传感器的每个像素都参与到图片的对焦过程中。最近，研究人员宣布他们对此技术进行了重要改进。这种新方法不仅对焦速度快、质量高，还适用于低光线环境，并且无需引入全新的技术或组件。其背后的原理基于一个小小的“扭曲”。

在2023年12月于旧金山举行的国际电子设备研讨会上，专家们展示了他们的新发现。他们开发了一种新型的图像传感器，其中光电二极管以相互垂直的方式排列。这种“交叉双像素扭曲光电二极管”在性能上超越了现有的自动对焦传感器。

传统的双像素自动对焦方法依赖于将两个光电二极管置于同一透镜下，通过检测这两个二极管的入射光相位是否一致来实现对焦。在此之前，摄影师和摄像师则依赖少量的样本像素，根据图像的对比度来调整镜头，但这种方法相对较慢。

然而，参与对焦的像素通常无法同时记录图像数据，因此在对焦能力和图像质量之间需要做出权衡。而双像素自动对焦技术的引入，使得传感器中的几乎每个像素都能为拍摄前的镜头对焦做出贡献，并为最终的照片提供信息。其显著优势包括快速的对焦速度、在弱光条件下的良好对焦性能，以及对图像大部分区域的精确对焦。

目前，这种技术已被广泛应用于高端手机的摄像头中。同时，预测显示，未来几年内，这类传感器的市场规模有望显著增长。

然而，多像素光电二极管也面临一个挑战，即其排列方式可能对某个方向上的光更为有利，而对另一个方向上的光则不利。为了克服这一限制，一些研究人员提出了倾斜的光电二极管设计，彼此呈90度并排放置。但这些方法也存在局限性，如读取时间长和需要额外的处理步骤。

最新的研究成果是一种扭曲光电二极管图像传感器，它将两个相同的光电二极管堆叠在一起，其中一个捕捉水平方向的光，另一个则旋转90度捕捉垂直方向的光。由于两种方向的光电二极管类型相同，因此与系统中的任何二极管相比，它们产生的数据都不需要额外的处理时间或功率，从而实现了更快的自动对焦速度。这种正交二极管排列相对简单，并且读取速度更快，为摄影爱好者和专业人士提供了更加高效和精确的对焦体验。

审核编辑：刘清