什么是自动对焦，如何通过VCM实现？

对焦，是相机很重要的一个功能，这篇文章主要介绍如下内容，相信能带给大家一些帮助。

1）什么是自动对焦
2）自动对焦是如何工作的？
3）VCM技术
4）VCM分类
5）基于VCM的自动对焦的优点和局限性

自动对焦是将整个镜头的位置移动一小段距离，控制镜头的焦距，实现清晰的图像，是手机相机中常用的方法，自动对焦是通过VCM的工作来实现的。

自动对焦背后的技术多年来不断发展，在相机中实现自动对焦的最流行方法之一是使用音圈电机（VCM）技术。

在本文中，我们将仔细研究自动对焦和VCM，它们如何协同工作以实现快速准确的对焦，以及它们的优点和局限性。

自动对焦的关键部件之一是使用电机来调整镜头元件的位置。相机中使用的电机有几种类型，包括步进电机、超声波电机和音圈电机（VCM）。其中，VCM因其速度、精度和低功耗而越来越受欢迎。

一、什么是自动对焦

自动对焦，通常缩写为AF，是一种可以在相机中找到的功能，使它们能够自动调整镜头的焦点，以确保被摄体清晰对焦。这一功能极大地改变了摄影，使业余和专业摄影师更容易接触到它。

在自动对焦发明之前，摄影师必须手动对焦镜头，这是一个乏味而耗时的过程，通常会导致图像模糊，尤其是在拍摄运动物体时。然而，随着自动对焦的引入，相机负责对焦镜头，使摄影师更容易捕捉到清晰锐利的图像。

二、自动对焦是如何工作的？

相机中的自动对焦机制通过测量相机和被摄体之间的距离并调整镜头元件的位置来工作，直到被摄体对焦。有几种类型的自动对焦机制，包括对比度检测、相位检测和混合自动对焦。

对比度检测自动对焦通过分析图像中的对比度并调整焦点直到对比度最大化来工作。这种方法通常用于无反光镜相机和傻瓜相机。

另一方面，相位检测自动对焦通过将入射光分成两个图像并比较它们之间的相位差来工作。这种方法常用于单反相机，可提供快速准确的对焦。

混合自动对焦结合了对比度检测和相位检测自动对焦，以实现更快、更精确的对焦。这种方法通常用于无反光镜相机。

手机摄像头的VCM需要驱动器IC来完成对焦。驱动器IC控制VCM的电源电流，以确定安装在VCM上的镜头的移动距离，从而调整到适当的位置以捕获清晰的图像。

进入自动对焦模式后，驱动器从0移动到最大值，使镜头从原始位置移动到最大位移。

此时，传感器成像表面会自动捕获图片并将其保存在DSP中。DSP通过这些图片计算每张图片。MTF（调制传递函数）值，从而在该MTF曲线中找到最大值，并通过算法得到该点对应的电流大小，再次指示驱动器将该电流提供给音圈，并将镜头稳定在该成像表面上，从而实现自动聚焦。

三、 VCM技术

音圈电机（VCM）是一种利用磁场使线圈来回移动的电机。在相机镜头中，VCM用于调整镜头元件的位置，从而改变镜头的焦点。与其他类型的电机相比，VCM更快、更精确、功耗更低。

相机镜头中的VCM系统由两个主要部件组成：音圈和永磁体。

vcm的工作原理是，在永磁场中，通过改变电机中线圈的直流电流来控制弹簧的拉伸位置，从而驱动镜头上下运动。音圈附着在镜头元件上，永磁体固定在镜头筒内的适当位置。当电流通过音圈时，它会产生一个磁场，与永磁体的磁场相互作用，导致线圈来回移动。音圈的这种移动改变了透镜元件的位置，从而改变了透镜的焦点。

VCM技术的优点之一是它能够快速准确地移动透镜元件。这使得相机可以在几分之一秒内聚焦在拍摄对象上，使摄影师更容易捕捉到清晰的图像。VCM技术也比其他类型的电机更安静，这对于在安静环境中工作的摄影师来说尤其重要。

四、VCM分类

音圈电机（VCM）根据其结构和设计进行分类。以下是VCM的一些常用分类：

动磁式VCM：在这种类型的VCM中，永磁体是静止的，线圈移动以改变透镜元件的位置。这种设计通常用于数码相机的自动对焦镜头。

动圈式VCM：在这种类型的VCM中，线圈是静止的，永磁体移动以改变透镜元件的位置。这种设计通常用于硬盘驱动器和其他工业应用的执行器。

扁平型VCM：在这种类型的VCM中，线圈和磁体都是扁平的，并且彼此平行排列。这种设计用于空间有限的应用，如手机和其他便携式设备。

圆柱形VCM：在这种VCM中，线圈和磁体呈圆柱形，同心排列。这种设计通常用于数码相机的自动对焦镜头。

线性型VCM：在这种类型的VCM中，线圈和磁铁呈直线排列，线圈的运动是线性的。这种设计通常用于线性运动控制的执行器。

旋转式VCM：在这种VCM中，线圈和磁铁呈圆形排列，线圈的运动是旋转的。这种设计通常用于旋转运动控制的执行器。

五、基于VCM的自动对焦的优点和局限性

基于VCM的自动对焦比其他类型的自动对焦有几个优点。其主要优点之一是速度和精度。VCM可以快速准确地移动镜头元件，使相机在几分之一秒内聚焦在被摄体上。这对于捕捉快速移动的物体或在低光照条件下拍照特别有用。

基于VCM的自动对焦的另一个优点是其低功耗。VCM比其他类型的电机消耗更少的功率，这意味着基于VCM的自动对焦相机在单次电池充电后可以持续更长时间。

然而，基于VCM的自动对焦也有一些局限性。主要限制之一是VCM在运行时产生的噪音。尽管VCM比其他类型的电机更安静，但它们仍然会产生明显的噪音，特别是在安静的环境中。对于需要安静工作的摄影师来说，这可能是一个问题。

基于VCM的自动对焦的另一个局限性是它不能够聚焦于某些类型的对象。由于VCM依赖于对比度或相位检测传感器来测量到被摄体的距离，因此它们可能难以聚焦于低对比度或低光照条件下的被摄体。在这些情况下，摄影师可能需要切换到手动对焦或使用不同的自动对焦机制。

结尾

总之，自动对焦是现代相机的一个基本功能，可以快速有效地捕捉清晰的图像。音圈电机（VCM）技术因其速度、精度和低功耗而成为相机中实现自动对焦的最流行方法之一。

相机镜头中的VCM系统由音圈和永磁体组成，它们协同工作以调整镜头元件的位置并实现对被摄体的聚焦。基于VCM的自动对焦有几个优点，包括快速准确的对焦和低功耗。然而，它也有一些局限性，例如噪声产生和难以专注于某些类型的主题。

总体而言，基于VCM的自动对焦是摄影师的强大工具，可以帮助他们快速有效地捕捉清晰的图像。随着相机技术的不断发展，我们可以期待自动对焦和VCM技术的进一步改进。

（文章翻译自：https://www.supertekmodule.com/what-is-the-auto-focus-and-how-to-realize-by-vcm/）

翻译：小驰
来源：小驰行动派