Dual Pixel自動對焦如何運作

Dual Pixel CMOS自動對焦
為何需要Dual Pixel

從前使用單反,最考攝影師的就是以超低或超高角度拍攝。自從有了Live View (即透過 LCD,而不是取景器拍攝) 拍攝模式後,情況得已改善。但基於技術原故,Live View和影片模式中的自動對焦(Autofocus, AF)速度,簡直就是有等於無。

2013年的今天,Canon終於憑藉一個全新的自動對焦系統大大提升了Live View和影片模式的自動對焦速度,大大拉近了Live View和最景器(Viewfinder)自動對焦速度的差距。這個新的對焦系統名為Dual Pixel(雙像素),而Canon EOS 70D就是首部使用Dual Pixel CMOS自動對焦的EOS相機。
Canon EOS 70D相機
Dual Pixel 的對焦速度有多快?

下圖中,紫色的線代表取景器的相位差自動焦(Phase Difference AF)的速度,也是單反相機中最快的自動對焦。

橙色的是對比式自動對焦(Contrast AF),以比較影像的對比度(Contrast)來決定正確焦距,也是最慢的一種對焦技術。Canon EOS 700D的Live View就是使用此對焦技術。

綠線是混合式CMOS自動對焦(Hybrid CMOS AF)技術,是相位差和對比式自動對焦的混合體。Canon EOS 100D的Live View就是使用此方法。

藍線則是最新的Dual Pixel自動對焦系統,比混合式CMOS自動對焦快上一倍(比較綠線和藍線的尾部)。
不同對焦系統的比較
Dual Pixel 的原理

Dual Pixel自動對焦的最大改動在CMOS影像感影器身上。一般的CMOS中,一個像數只有一個光電二極管(Photodiode)。而Dual Pixel的CMOS上,每個Pixel則擁有兩個光電二極管。這個改動令CMOS不再只是負責接收影像,還要兼顧相位差(Phase Difference)自動對焦的角色。
Dual Pixel
每個Pixel上的兩顆光電二極管能獨立地接收光線。
光電二極管能獨立地接收光線
光電二極管能獨立地接收光線
捕捉影像時,兩顆光電二極管會結合輸出單一的影像信號。
Dual Pixel 捕捉影像時
進行自動對焦時,相機的處理器會分別偵測來自兩顆光電二極管的信號,然後以相位差的方法進行自動對焦。
Dual Pixel 自動對焦時
正確對焦時
來自左右兩顆的影像會完美地吻合。
正確對焦
焦點太近時
Image B會走到左邊,而Image A會走到右邊。

焦點太遠時
Image A會走到左邊,而Image B會走到右邊。
Dual Pixel 對焦原理
憑藉兩者信號的差異(模糊的程度),相機便知道要把鏡頭的對焦環推動多少。
信號差
資料來源: Canon Camera MuseumCanon - How Dual Pixel CMOS AF works

相關文章:
1. 《對焦 1 - 對焦原理
2. 《對焦 5 - 橫直倒如何影響對焦
3. 《光場相機:先拍照後對焦


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