自動對焦是相機系統中的重要組成部分，其作用是在拍攝圖像時自動調整相機鏡頭使圖像達到最清晰的效果。

在攝影技術的演進中，一個創新性的自動對焦方法于2013年問世，它允許光敏傳感器的每個像素都參與到圖片的對焦過程中。最近，研究人員宣布他們對此技術進行了重要改進。這種新方法不僅對焦速度快、質量高，還適用于低光線環境，并且無需引入全新的技術或組件。其背后的原理基于一個小小的“扭曲”。

在2023年12月于舊金山舉行的國際電子設備研討會上，專家們展示了他們的新發現。他們開發了一種新型的圖像傳感器，其中光電二極管以相互垂直的方式排列。這種“交叉雙像素扭曲光電二極管”在性能上超越了現有的自動對焦傳感器。

傳統的雙像素自動對焦方法依賴于將兩個光電二極管置于同一透鏡下，通過檢測這兩個二極管的入射光相位是否一致來實現對焦。在此之前，攝影師和攝像師則依賴少量的樣本像素，根據圖像的對比度來調整鏡頭，但這種方法相對較慢。

然而，參與對焦的像素通常無法同時記錄圖像數據，因此在對焦能力和圖像質量之間需要做出權衡。而雙像素自動對焦技術的引入，使得傳感器中的幾乎每個像素都能為拍攝前的鏡頭對焦做出貢獻，并為最終的照片提供信息。其顯著優勢包括快速的對焦速度、在弱光條件下的良好對焦性能，以及對圖像大部分區域的精確對焦。

目前，這種技術已被廣泛應用于高端手機的攝像頭中。同時，預測顯示，未來幾年內，這類傳感器的市場規模有望顯著增長。

然而，多像素光電二極管也面臨一個挑戰，即其排列方式可能對某個方向上的光更為有利，而對另一個方向上的光則不利。為了克服這一限制，一些研究人員提出了傾斜的光電二極管設計，彼此呈90度并排放置。但這些方法也存在局限性，如讀取時間長和需要額外的處理步驟。

最新的研究成果是一種扭曲光電二極管圖像傳感器，它將兩個相同的光電二極管堆疊在一起，其中一個捕捉水平方向的光，另一個則旋轉90度捕捉垂直方向的光。由于兩種方向的光電二極管類型相同，因此與系統中的任何二極管相比，它們產生的數據都不需要額外的處理時間或功率，從而實現了更快的自動對焦速度。這種正交二極管排列相對簡單，并且讀取速度更快，為攝影愛好者和專業人士提供了更加高效和精確的對焦體驗。

審核編輯：劉清