今天我们就来科普一下什么是PDAF（相位对焦）？
相机自动对焦时总有一个困惑，知道图像不清晰，但镜头应该向前移动还是向后移动？你总是需要来回移动镜头才能找到答案。这就是普通对比法对焦的作用，就像爬山一样。 PDAF的出现就是为了解决镜头移动的这个问题。它可以根据图像预测镜头移动的方向。 PDAF最早应用在单反相机上，已经是一项非常成熟的技术。
自2015年起，相位对焦技术终于从单反相机移植到智能手机相机上，为用户带来了绝佳的摄影体验。之前拍照画面的拉伸感一去不复返了。
相位聚焦原理：根据CIS中不同像素的相位差信息，从相位对焦状态（即下图中相位差为零）确定当前镜头位置，从而得到镜头应移动的矢量。因此，要实现这一功能，首先CIS必须支持PDAF，其次相机需要校准不同距离的相位数据。该数据主要用于获取相位差与物距的对应关系。通过手机拍照即可获得相位差信息。相位差信息根据内部校准数据来获取镜头当前位置并计算出要移动的方向和距离。与对比对焦相比，对焦速度大大提高。
PDAF的具体实现方法各不相同。目前，手机摄像头CIS技术主要掌握在索尼半导体、三星电子、OV手中。
据了解，三星在其ISOCELL Plus技术平台上实现了1.17微米的薄光学覆盖层，这也是全球最前沿的。该技术可以增强CMOS图像传感器捕捉光线的能力，大大提高感光度和色彩还原度。
光学堆栈和厚度测量
布鲁斯·拜尔将为他的发明感到自豪！
相信学过数字成像课程或者对感光元件基本成像原理有基本了解的人，都会对拜耳阵列这个词感到熟悉。这项发明自1976年起就影响了数字成像的发展。曾在伊士曼柯达公司担任研发科学家的布莱斯·拜尔(Bryce Bayer)是这种RGBG阵列的发明者，也是将数字成像带入世界的成像之父。
在现代感光元件技术原理中发挥核心作用的拜耳图像阵列技术，形成红、绿、蓝三色的方形马赛克阵列（红、蓝各占阵列的1/4）。至于绿色则占1/2)，模拟人眼对颜色的判断。尽管其他厂商，例如Sigma和Foveon合作的X3以及Fujifilm的新一代X-trans感光元件，都尝试通过不同的排列或传感器分层技术来实现更好的色彩捕捉性能，但最初它应用最广泛的是仍然是拜耳过滤器为最大的过滤器。因此，无论您使用哪款相机、使用何种感光元件，都可以欣赏到精美的数码照片。
他发明的RGGB CFA 至今仍是小像素图像传感器的主力。在较小的像素空间里，SONY、三星、OV的技术速度相差不大，但他们实际生产出来的一些东西却有很大的不同。关于PDAF，三者各有优缺点。它们的叫法不同，但基本都是以下三种：
屏蔽像素
2*1 PD
双PD
OmniVision和Sony前段时间推出了RGBC/RGBW CFA，三星则采用RWB。 Aptina 于2014 年推出了RYYB CFA，直到最近我们才在其他地方看到它，当时华为在其P30/P30 Pro 传感器中展示了它，该传感器由索尼制造，使用1.0 m RYYB“Quad Bayer”像素。
我们简单分析一下这三种技术：
1.屏蔽像素（OPPO R7）
屏蔽掉一般像素的感光区域（黑色部分），得到一半的信号。需要额外的像素来阻挡信号的另一半以获得完整的相位差信息。
SP越大，聚焦越快，但信号损失越严重。目前SP浓度控制在1%~3%。
2.超级PD（OPPO R9S）
相邻像素共享一个片上微透镜来获取相位差信息，一般在Green上进行处理。
同样，二合一的PD数量越多，聚焦速度就越快，但信号损失也就越严重。目前浓度控制在1%~3%。
3.双PD（三星S7）
通过将同一像素底部的感光区域（即光电二极管）一分为二，可以在同一像素内完成相位信息捕获。
Dual PD也称为2PD，全像素双核对焦。这个像素覆盖率为100%，所以对焦体验是最好的。
但由于光电二极管一分为二，井口变小，FWC衰减剧烈，动态范围衰减严重，拍照时极易曝光过度。
三星凭借其出色的ISP和调试能力可以很好地控制过曝，但金立M2017的控制能力稍弱。
但单就对焦而言，双PD2*1 PDshield像素，这一优势尤其体现在黑暗环境下对焦的稳定性，比如在10lux/5lux/1lux等极暗环境下对焦。
另外，即使是相同的PDAF，由于PD所采用的微透镜的设计、像素尺寸、彩色滤光片、感光度、Fab工艺等因素，各个厂商的效果仍然存在差异。
不过，没有必要在人眼感知范围内盲目追求极致。只要对焦足够，还是需要多注意一下画质。
新技术能否取代拜耳？
除了拜耳RGB 之外，最近还使用了一种方案，即每个2×2 像素分组共享一个颜色通道，如下图所示。索尼使用术语Quad Bayer 来描述该解决方案，而OmniVision 则将其版本称为4-cell，而三星则使用其Tetracell 品牌。每个解决方案都已部署在多个像素代中。索尼配备了2×1 片上镜头(OCL) PDAF，Quad Bayer 在其0.8 m 一代上使用了该镜头，而三星则在其0.8 m 一代上使用了透明的替换滤光片来遮挡PDAF 像素。
在IISW（国际图像传感器研讨会）会议上，我们回顾了智能手机中使用的PDAF像素。这三种解决方案概括为掩模、双光电二极管（双PD）和2×1 OCL。这些相机是针对大像素应用开发的，主要应用领域是单反相机和无反光镜相机。 2014年，索尼首次在智能手机上使用掩模版PDAF。目前最小的基于掩模的PDAF 的记录是三星的0.8m ISOCELL Plus 和Tetracell CFA。
2016年，三星Galaxy团队采用了索尼和三星的1.4m全像素双核对焦（双PD）。 TechInsights在其VLSI 2017论文中描述了三星的1.28m双PD，这是目前使用的最小双核焦点，但在研讨会期间发现这个结论是错误的。事实上，三星已经开始生产1.22 m 双PD。
最后，2×1 OCL 可以轻松地描述为跨越连续两个像素的双宽微透镜。该技术最初由安森美半导体的Aptina 开发，尽管直到2018 年才找到用于分析的部件。索尼于2016 年在iPhone 中推出了该解决方案，三星和OmniVision 此后也推出了自己的1.12m 像素解决方案。目前使用的最小的2×1 OCL 是索尼的0.8m 版本。
本内容特别关注处于成熟阶段的小像素智能手机成像设备。下一代智能手机成像和光学传感器的监测和报告，包括汽车、飞行时间（ToF）、机器视觉、安全/监控等其他成像子行业尚未进行分析。虽然小像素缩放路线图已经接近极限，但未来仍然有强大的产品路线图，这里还有很多工作要做！下图总结了系统和IC技术领域的一些主流技术。
延伸阅读——三星ISOCELL Plus，致力于追求极致色彩
我们知道，如果想要拍出高质量的照片，CMOS需要捕获尽可能多的光线，并将颜色信息准确地传输到光电二极管。这就是为什么当今的手机制造商喜欢宣传其相机传感器的单位像素面积。
然而，大尺寸CMOS与手机轻量化、小型化的需求有着本质上的矛盾。让摄像头模组占用更多的机身空间或者让摄像头凸起，实际上是最后的手段。如果我们能把CMOS做得尽可能小，同时又拥有优秀的拍照效果，那就是我们的终极追求。
2013年，三星电子通过引入ISOCELL技术改善了这一问题。该技术通过在相邻像素之间形成物理屏障来减少颜色串扰并增加全阱容量。与传统的背照式(BSI) 图像传感器设计相比，ISOCELL 技术允许每个像素吸收和存储更多的光线，从而产生卓越的图像质量。
不过，之前的ISOCESS 技术在每个像素的彩色滤光片之间添加了物理屏障，以减少颜色串扰，并使每个像素比传统背照式图像传感器接收更多的光线，从而获得更好的图像质量。在今天发布的ISOCELL Plus 技术中，三星对像素隔离技术进行了全新升级，像素结构进一步优化。在现有的像素结构中，通常在光电二极管上形成金属板，以减少像素之间的干扰。然而，由于金属经常反射或吸收入射光，因此也会导致光损失。此次，三星用服装公司开发的新材料取代了金属挡光板，进一步减少了光损失和光反射。
三星表示，新的ISOCELL Plus 技术将带来高色彩还原和15% 的灵敏度。这意味着采用该技术可以将图像传感器的单位像素缩小到0.8m甚至更小，而不会损失性能。凭借这项技术，三星能够制造出像素超过2000 万的小型相机传感器。
用户评论
北染陌人
哇，这篇文章讲得太清晰了！一直想知道相位对焦是什么，现在终于明白了。
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代价是折磨╳
相位对焦听起来好高级啊，但我还是不太懂它是怎么工作的。
有10位网友表示赞同！
▼遗忘那段似水年华
我之前用的手机相机的对焦速度慢得要命，现在才知道是相位对焦的问题。
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颓废人士
相位对焦真的能让照片更清晰吗？我有点怀疑它的效果。
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盲从于你
看了这篇，我打算换一台支持相位对焦的手机了。
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艺菲
相位对焦听起来很复杂，但我相信它能提升拍照体验。
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见朕骑妓的时刻
这篇文章太有帮助了，我终于明白了相位对焦的优势。
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莫飞霜
我之前以为相位对焦只是营销术语，现在才知道它真的有技术含量。
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话扎心
相位对焦是不是意味着手机拍照更依赖算法了？这让我有点不安。
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■□丶一切都无所谓
相位对焦对拍照效果的影响有多大？希望有专业人士能详细解答一下。
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绳情
这篇文章让我对智能手机相机的技术有了更深的认识。
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夏至离别
相位对焦听起来很有趣，但我还是更喜欢手动对焦的乐趣。
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抚笙
我朋友的手机拍照效果总是很赞，现在知道是他用了相位对焦。
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花花世界总是那么虚伪﹌
相位对焦技术是不是只有高端手机才有？这让我有点羡慕。
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颜洛殇
相位对焦真的能提升拍照速度吗？我想要一台能体验一下。
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灬一抹丶苍白
这篇文章让我对手机相机的技术发展有了新的认识。
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青山暮雪
相位对焦是个好技术，但我希望它不要成为手机拍照的唯一标准。
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ヅ她的身影若隐若现
我对相位对焦的理解更深了，但感觉现在的手机拍照功能越来越复杂了。
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あ浅浅の嘚僾
相位对焦是个好东西，但我更希望手机拍照体验能简单一些。
有16位网友表示赞同！