要想明白手機(jī)攝像頭調(diào)焦距離的計(jì)算依據(jù)，就必須得對(duì)Lens有所了解，鏡頭是一個(gè)光學(xué)元件，深入理解Lens必須具備相應(yīng)的光學(xué)理論基礎(chǔ)（幾何光學(xué)、光學(xué)設(shè)計(jì)）。接下來就所涉及的光學(xué)知識(shí)做一個(gè)簡單的介紹。

光學(xué)名詞解釋：

景深：在像平面上獲得的成清晰像的空間深度?？梢岳斫鉃橐员粩z物體為圓心的一個(gè)橢圓限定的范圍內(nèi)。成清晰像的最遠(yuǎn)平面稱為后景，成清晰像的最近平面稱為前景，景深是前景深和后景深之和。（實(shí)質(zhì)上，景深是由于人眼的分辨能力小于感光片的分辨能力導(dǎo)致的，因?yàn)槿搜鄣姆直婺芰κ怯邢薜模?/span>

光圈數(shù)：攝像頭的焦距/攝像頭的通光口徑

模糊圓（彌散圓）：因?yàn)殓R頭像差的存在，物點(diǎn)在像平面上成的是一個(gè)彌散圓，只要彌散圓足夠小，在成像平面可以認(rèn)為成清晰像。

相對(duì)孔徑（FNO）：光圈數(shù)的倒數(shù)。光圈越大景深越小，反之光圈越小景深越大。使用大光圈拍攝時(shí)，對(duì)焦主體清晰，前后稍遠(yuǎn)的景物都被虛化掉，很容易突出主體。反之的話，主體前后清晰的范圍過大，容易讓過于雜亂的前后景分散注意力。這也是鏡頭向大光圈發(fā)展的一個(gè)原因。

鏡頭焦距（EFL）：鏡頭焦距越長，景深越??；焦距越短，景深越大。

拍攝距離（物距）：距離越遠(yuǎn)，景深越大；距離越近，景深越小。

由公式可知：后景深>前景深

調(diào)焦測(cè)試，是手機(jī)攝像頭在后端測(cè)試制程中重要的工位，經(jīng)調(diào)焦站位流出的產(chǎn)品有倆個(gè)重要的參數(shù)已經(jīng)被確定了下來，就是模組的清晰度和模組的清晰點(diǎn)。這個(gè)時(shí)候決定模組清晰度的因數(shù)是調(diào)焦測(cè)試規(guī)格和調(diào)焦測(cè)試算法，而不是Lens和sensor等硬件因素了，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)定型了。我們選用設(shè)定的調(diào)焦距離決定了攝像頭的清晰點(diǎn)在哪里。調(diào)焦距離是由所選的LENS光學(xué)設(shè)計(jì)所決定的，焦距f、物距u、像距v三者關(guān)系符合下列公式時(shí)，圖像清晰可見。1/f=1/u+1/v。（說明：f固定）例如：Largan 9566A1 Lens的EFL=4.22mm。物距u=3m，像距v=4.226mm。物距u=10cm，像距v=4.406mm。即:拍攝3m的物體和10cm的物體，像距相差0.18mm。所以：以3M的物體為基準(zhǔn)調(diào)焦后，要拍攝10cm清晰的圖像，只要將Lens移動(dòng)0.18mm即可（VCM的行程）。對(duì)于一個(gè)手機(jī)攝像頭的鏡頭，可以根據(jù)其光學(xué)系統(tǒng)，做出景深的精確模擬，得出下圖所示的景深表（Lens廠商可以提供），然后可以根據(jù)景深范圍選擇倆段或者三段來達(dá)到一定范圍內(nèi)對(duì)焦功能。

目前比較通用的調(diào)焦距離參考以下：

后攝：30W---40CM

2M---80CM

5M FF：1.5M

5M AF：5M

8M AF：3M~5M、10M

13M~16M AF：5M、10M

前攝：一般選擇40CM調(diào)焦為佳。

隨著越來越高的像素發(fā)展，選擇3米~5米調(diào)焦已經(jīng)不能滿足我們對(duì)遠(yuǎn)距拍攝清晰度的要求，現(xiàn)在很多8M像素以上的攝像頭，調(diào)焦距離已經(jīng)設(shè)為5米~10米。甚至是超焦點(diǎn)距離（景深遠(yuǎn)點(diǎn)為無窮遠(yuǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的調(diào)焦攝影距離定義為超焦點(diǎn)距離）。當(dāng)然這對(duì)模組廠的制程管控能力也是一種挑戰(zhàn)。另外還有一種方式能更好的抓到遠(yuǎn)景的清晰點(diǎn)，就是模組在遠(yuǎn)距調(diào)焦清晰后再下旋一定的角度（在自動(dòng)調(diào)焦機(jī)上是有這個(gè)功能的），這樣有很多好處。

備注：L超=(f*f)/ (δ*F)

F﹕光圈﹔L﹕對(duì)焦攝影距離﹔f﹕鏡頭焦距

δ﹕模糊圓直徑(傳統(tǒng)相機(jī)取約D/1000~2000﹐約為0.022~0.044﹐ 其中D為膠片對(duì)角線長)(對(duì)于數(shù)碼相機(jī)取PIXEL間距的2倍)

到這里我們就徹底明白了手機(jī)攝像頭調(diào)焦距離的計(jì)算原理，接下來我們?cè)偃チ私馐謾C(jī)攝像頭調(diào)焦解析力的計(jì)算思路。自動(dòng)調(diào)焦機(jī)臺(tái)上常見的調(diào)焦方式一般有Limit Focus、Best Focus 等類別。

調(diào)焦增距鏡（relaylens）

增距鏡的原理：延長焦距至相應(yīng)倍數(shù)。

增距鏡的作用：降低調(diào)焦chart高度，縮小調(diào)焦chart尺寸。

入瞳距離：增距鏡后表面中心點(diǎn)到LENS上表面的距離，一般為25~40mm，由攝像頭視場角決定，以不出現(xiàn)暗角為前提。

關(guān)于ISO12233 （摘自標(biāo)準(zhǔn)）

ISO12233中記載的3種測(cè)量方法其中一種即視覺分辨率visual resolution標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法。在ISO12233中除了視覺分辨率外，還記載了極限分辨率limiting resolution和空間頻率響應(yīng)spatial frequency response(SFR)2種。極限分辨率受鋸齒的影響有時(shí)會(huì)顯示異常高的值，這一點(diǎn)在為了制定本標(biāo)準(zhǔn)而作的實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)得十分明顯。SFR采取將黑/白界限進(jìn)行傅立葉解析方法，存在離散性較大、與視覺分辨率和極限分辨率會(huì)發(fā)生背離等缺點(diǎn)。

測(cè)量分辨率：

分辨率：resolution 可分辨精細(xì)圖案的極限。以畫面每單位高度的條數(shù)來表示。

鋸齒：aliasing 采樣頻率小于圖像信號(hào)最高頻率的2倍時(shí)，在采樣頻率的高次諧波附近 會(huì)產(chǎn)生帶波重疊的噪音。

測(cè)試圖表：ISO12233分辨率圖標(biāo)，測(cè)試不一定直接使用該圖表。也可自己制作并使用與ISO圖表相同的圖表。此時(shí)，必須滿足ISO12233中規(guī)定的如下事項(xiàng)(ISO圖表當(dāng)然滿足這些規(guī)定的要求)。

1.白底部分的反射率Rmax與大面積黑色部分的反射率Rmin之比為80＞Rma x/Rmin＞40

2.各個(gè)圖案的位置精度相對(duì)所規(guī)定位置為0.2mm(畫面高度的±0.1％)

3.線寬為±5％

4.雙曲線圖案K1、K2的最細(xì)部分(的白色部分和黑色部分)的反射率比Rmax/Rmin為18以上。但這僅為“推薦”水平。

也可使用透過型圖表。此時(shí)上述項(xiàng)目的反射率應(yīng)解釋成透過率。使用透過型圖表時(shí)，用擴(kuò)散光進(jìn)行照明。無論是反射型還是透過型，評(píng)估用圖案必須呈中性分光特性。

拍攝條件：

光源根據(jù)ISO7589的規(guī)定，采用“日光”(標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定)或“鎢絲燈”。對(duì)圖表進(jìn)行充足的照明以確保相機(jī)能輸出信號(hào)。照明時(shí)要保證圖表任何部分與中央?yún)^(qū)域的照度差異位于±10％的范圍內(nèi)。要注意不要讓照明光源的光線直接進(jìn)入相機(jī)鏡頭。在圖表周圍放置反射率較低的物體，以便將反射光的影響降到最低。

測(cè)量方法：

拍攝上述ISO圖表后，打印或顯示拍攝圖像，對(duì)該圖像進(jìn)行視覺評(píng)估并求解DSC（民用靜止照片數(shù)碼相機(jī)）的分辨率。也可使用可執(zhí)行與視覺評(píng)估同樣處理的軟件進(jìn)行評(píng)估。當(dāng)下CCM行業(yè)對(duì)攝像頭模組分辨率的測(cè)試都是利用軟件進(jìn)行評(píng)估的，所以下面直接介紹軟件測(cè)量的方法。

目測(cè)評(píng)估分辨率的方法，該方法雖然簡單，但是存在a)個(gè)人差異，b)無法保證重復(fù)時(shí)的再現(xiàn)性，c)受圖像輸出顯示器和打印機(jī)的影響等缺點(diǎn)。為了避免這些再現(xiàn)性以及受器材影響的問題，可使用可執(zhí)行與目測(cè)求解視覺分辨率時(shí)相同處理的計(jì)算機(jī)軟件來評(píng)估分辨率。用計(jì)算機(jī)軟件求解分辨率的方案在制定本標(biāo)準(zhǔn)時(shí)由委員提案，所提供的軟件經(jīng)各公司(最終10家公司)測(cè)試，結(jié)果與目測(cè)具有良好的一致性，因此納入了標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試中。

一、裁剪出ROI

該軟件支持BMP文件格式。用除此以外的格式記錄的圖像數(shù)據(jù)請(qǐng)事先用適當(dāng)?shù)膱D像處理軟件進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換。用帶軟件讀出圖像文件，裁剪出視覺分辨率評(píng)估圖案部分（ROI）。該測(cè)試軟件以楔形線切割主掃描方向來采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行運(yùn)算。當(dāng)楔形線以垂直或45度方向切割時(shí)，測(cè)試軟件會(huì)自動(dòng)判定數(shù)據(jù)，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)后再進(jìn)行運(yùn)算。45度旋轉(zhuǎn)根據(jù)具體方法可能會(huì)對(duì)分辨率產(chǎn)生影響，因此要以如下2點(diǎn)為原則。

1.不進(jìn)行抽點(diǎn)抽行處理：為避免遺失信息，不進(jìn)行抽點(diǎn)抽行處理。

2.插值采用前置插值：通過插值生成新的像素時(shí)，若將相鄰兩像素平均，黑白之間的像素會(huì)變?yōu)榛疑Ｉ杀緛頉]有的顏色對(duì)分辨率測(cè)量產(chǎn)生不良影響，因此插值采用前置插值。

二、主處理---楔形線數(shù)變化的檢測(cè)

本軟件可把進(jìn)行目測(cè)評(píng)估時(shí)的以下兩個(gè)基準(zhǔn)，用軟件方式來進(jìn)行。

1.將視覺分辨率評(píng)估圖案的楔形線數(shù)發(fā)生變化(如由5條變?yōu)椤?條)的空間頻率作為分辨率。單位以畫面中每高度的條數(shù)來表示。

2.觀察時(shí)，請(qǐng)務(wù)必從低頻側(cè)開始跟蹤。

裁剪出的圖像中的楔形線數(shù)(5條或9條)是運(yùn)算中必需的，通過手動(dòng)輸入。

首先檢測(cè)楔形開始線。如ROI圖所示，圖像的主掃描方向經(jīng)過前處理橫切楔形線，從上端開始水平掃描圖像數(shù)據(jù)，檢測(cè)楔形開始行WSL。每讀1條線選出最小的3個(gè)值，當(dāng)這3個(gè)值的平均值與線全點(diǎn)平均值之差為最初線的5倍時(shí)，即解釋為開始出現(xiàn)楔形。繼續(xù)掃描，在楔形線數(shù)的計(jì)數(shù)中檢測(cè)各線的極大值和極小值。此時(shí)為了除去噪音和波動(dòng)的影響，忽略未滿某閾值的變化。閾值初期設(shè)定為1條線全點(diǎn)平均值與最小3點(diǎn)的平均值之差的1/4。隨著掃描線向高頻移動(dòng)，以最初的閾值設(shè)定變得無法檢測(cè)時(shí)，逐漸減小閾值并重復(fù)檢測(cè)。這樣即可數(shù)出極小值和極大值。隨著這種操作的進(jìn)行，當(dāng)可數(shù)的黑線數(shù)與最初手動(dòng)輸入的楔形線數(shù)變得不一致時(shí)，將該線作為分辨率極限線LML。接著繼續(xù)掃描，可找出楔形圖案的最終線WEL。這可通過求各線的振幅，并與前一條線的振幅進(jìn)行比較，當(dāng)出現(xiàn)急劇減少時(shí)即可判斷為最終線。接著繼續(xù)掃描，可找出楔形圖案的最終線WEL。這可通過求各線的振幅，并與前一條線的振幅進(jìn)行比較，當(dāng)出現(xiàn)急劇減少時(shí)即可判斷為最終線。

三、運(yùn)算處理

最后，利用WSL、LML、WEL計(jì)算分辨率。ISO圖表的視覺分辨率圖案的空間頻率在長度方向呈線性變化，即為線性掃描圖表。其長度為有效畫面高度(20cm)的0.3倍(=6cm)。本來ISO圖表的有效畫面高度是按照占滿整個(gè)拍攝畫面高度進(jìn)行設(shè)計(jì)的，但即使不按照占滿整個(gè)拍攝畫面高度進(jìn)行拍攝，只要用整個(gè)畫面高度PHT與楔形線長度(WEL- WSL)之比和0.3的乘積作修正系數(shù)C，也可求解分辨率。

5條楔形線時(shí)

分辨率＝(100＋500×(LML‐WSL)/(WEL‐WSL))× C (1)

9條楔形線時(shí)

分辨率＝(500＋1500×(LML‐WSL)/(WEL‐WSL))× C (2)

其中，C為修正系數(shù)

C＝ 0.3 × PHT/(WEL- WSL) (3)

分辨率：算TVLINE。

另外，測(cè)試圖紙不一樣，算法也不同。

MTF=(I白-I黑)/(I白+I黑)

其中I白或I黑為程式所抓取點(diǎn)量度的平均值。

目前在模組廠，一般的做法都是生產(chǎn)一批模組，得出MTF數(shù)值，測(cè)試出TV LINE做對(duì)比，并算MTF的CPK，找出Limit sample，從而得到生產(chǎn)的規(guī)格。

由于時(shí)間有限這里只做簡單的介紹，詳細(xì)的算法邏輯請(qǐng)參照標(biāo)準(zhǔn)。