雙核畫素，內部有左右兩個感光的光電二極體。 畫素是個豎井結構，光電二極體在谷底。 這種結構上的設計，導致光線在傾斜照射到畫素上時，兩個二極體感受到的光線數量不一致：

圖1

基於上述現象，如果一組並排的多個畫素，在同一個點光源的散射面下，畫素中兩組二極體的受光多少會產生差異，如果把所有畫素裡的左邊A組光電二極體和右邊的B組光電二極體的訊號分別組成一組，觀察整租訊號的分佈，理想狀態下，兩組訊號會產生對稱性的差異分佈，一個理想的點光源散熱光斑，經過雙核結構的畫素感測器，單獨提取左邊A組和右邊B組的訊號，透過數學統計分析，可以得到接收光線多少隨橫座標位置分佈不同的差異曲線，也就是相位差：

圖2

圖3

以上是雙核畫素檢測相位差的基本原理。上述原理，變化一下，焦點位於焦平面的前邊或者後邊，曲線的左右相對位置會發生改變：

圖4

這樣，就判斷出來了鏡頭所需轉動的方向。需要強調的是： 相位差雖然產生於單個畫素內部，但是用於計算產生相位差曲線的是一整組若干個畫素組合 。

附上兩張圖，用全畫素雙核感測器感測器的相機，拍出一張帶有雙核畫素資訊的RAW檔案，擷取焦外光斑部分影象:

佳能的雙核感測器相機可以包含A+B和B的兩幅影象組合的RAW檔案：

圖5

這個RAW影象，經過論壇上網友提供的軟體DPRSplit或者RawDigger ，可以拆分輸出兩個影象，一個是A+B核心的，一個只有B核心的。

匯出來兩張圖：

雙核A+B組合的：

圖6

圖片只有B核的：

圖7

圖片很明顯，只有B核的這個光斑，有一邊是暗下去的。如果做先關計算，可以到出來A的影象暗的一邊在另外一個方向。也就是說，失焦光斑的A核影象與B核影象的亮度分佈，有相位差。

以上實驗內容，只要手裡有雙核感測器相機，隨時可以驗證。

無反相機的相位差仍然是由分光透鏡產生的，而不是有相位差感測器的水平排列距離產生的。

先做歷史回顧，手動對焦的照相機（單反機）的對焦屏上有一個裂像產生裝置，可以說它就是現代照相機上自動對焦部件中產生相位差的鼻祖。沒有它，永遠產生不出相位差。

如果你用一塊光滑的玻璃裝在單反相機對焦屏上，會是一個什麼結果？結果是你無法對焦，你看什麼都是清晰的。

為什麼毛玻璃可以用來對焦，毛玻璃上分佈的細微的磨砂，可以視作裂像的縮微版，有了它們，你才可以對焦（可以用肉眼來分辨相位差）。

這裡，只不過裂像光楔將相位差很清晰地展現給大家了（放大了）。

這種始於上世紀70年代的技術，受制與感測器的技術，它的感測器是單一的。依靠單一的成組配置的感測器就可以對焦。理論上有2個測光原件就可以構成一個感測器，用兩個原件測到的相位差進行對焦。

所以，它的判斷有些不準，有些慢，但是不是不能對焦，而是可以進行對焦的。因為由f分光透鏡或者分光稜鏡已經產生出相位差了。這個相位差不是因為這兩個原件的距離差產生的，而是由分光透鏡產生的。

進入自動對焦時代，單反機的自動對焦模組，就是利用相位差來判斷鏡頭的位置，驅動鏡頭進行自動對焦。

請看上圖這個索尼的AF模組。它的感測器不是一個，而是在一個位置上有一整組。打個伏筆。是一整組。同一組中每相鄰的兩個原件可以近似地認為沒有距離差。相位差同樣由透鏡給到。某個位置上，一組原件，給到一組相位差的值。這樣就可以判斷這個位置上的相位差。這樣比最傳統的方式準確的多。

圖形其實已經由iZaZad網友給到。

到了微單時代，其實運用的原理和1970年代的技術沒有本質區別。只是將感測器縮小到CMOS上，分佈在CMOS的各個位置。

微觀的圖片我沒有找到，希望大家補充。但是這種方式仍然需要藉由分光微透鏡產生相位差。原理不變。

不知是佳能是否受制與別人家專利的限制，佳能並沒有用索尼、奧巴之類的相位對焦系統。索尼、奧巴的相位感測器是獨立於畫素的，可以理解成需要從CMOS上挖出幾塊位置來放專用的對焦感測器，而且這種感測器絕對不是大家想象中的那樣一個一個的，而是一組一組的。

佳能的所謂雙核對焦系統，並沒有在CMOS上安排專門的對焦感測器，而是利用可以參與的成像的畫素光電管直接來“兼職”對焦工作。

這裡，我說到的兼職是一個比喻。也正是這樣，讓我懷疑是收到其他專利的限制才會這樣設計。

按照佳能官方的說法：“普通的影象感應器將微透鏡分配到每個畫素上，在它們的下方各有一個光電二極體將光訊號轉變為電訊號，但是使用全畫素雙核CMOS AF的影象感應器，將每個微透鏡下的光電二極體都一分為二，這樣，一次同時可捕捉兩個視差影象。全畫素雙核CMOS AF會利用來自這兩個影象的訊號來完成相差檢測自動對焦。而且重要的是，彙集兩個光電二極體的影象訊號便可作為一個畫素進行輸出。由於1個畫素就能兼備自動對焦和影象捕捉功能，所以這種結構可以應用到所有畫素中。既保持了畫質又可增加用於自動對焦的畫素數，畫質基本沒有受到影響。”

全畫素雙核CMOS AF可從光電二極體A和B中分別檢測出A像和B像的訊號。在完成合焦的狀態下2個像將重合，而在未完成合焦的狀態下，2個像都是模糊且相互錯開的。透過檢測偏差量（訊號差）和偏差方向（A像和B像分別位於中心的哪一側），就能計算出對焦鏡片組應當朝什麼方向移動多少距離。這樣一來就能直擊目標，迅速對焦了。

這個原理和網友iZaZad網友給到的波形讀數是完全一樣的。但是請牢記：

這樣的光線強度（相位差）的讀取，在一個畫素內就已經完成了。也就是依靠一個畫素，理論上是可以對焦的。但是佳能讀取了某個位置上的一整組資料，讀取的資料形成一個波形。這樣，只不過為了更加準確地便於判斷波峰波谷的位置。

如果去掉網友iZaZad網友畫中的透鏡，那麼AB在這個小小的陷阱中，怎麼可能產生亮度差值？AB的照度是無限接近的。

我特地補充一下基線的概念。全畫素雙核CMOS AF將水平方向排列的多個畫素連線起來，使其成為線型感應器（縱向線條檢測感應器），調動多個畫素進行對焦。這裡的線型感應器長度（相當於取景器自動對焦感應器的基線）會根據光圈產生變化。因此，使用光圈F8拍攝短片時也能進行自動對焦。

網友iZaZad這這幅圖中用了基線兩個字，很容易產生混淆。這個詞應該是“訊號差”。而不是佳能的工程師所說的“基線”。

還是要重回最原始的對焦系統。

傳統相機存在基線，甚至單反機也是有基線的。基線越長，對焦精度越高。

那麼佳能的工程師為什麼說，他們的雙核對焦可以讓F8更小光圈的鏡頭可以對焦呢？為什麼說“這裡的線型感應器長度（相當於取景器自動對焦感應器的基線）會根據光圈產生變化。”呢？

其實它的核心問題就是我在回答“索尼大法”所有的對焦點效能都一樣嗎？一般不是說中心對焦點最好嗎？這個問題時的觀點。

微單的自動對焦系統仍然受到照度的極大影響。中心照度高，對焦靈敏；四周照度低，對焦效能弱。同理，當整個鏡頭的F值變小的時候，中心也不變得不靈敏了，自然不能對焦。

佳能的方案是動態解決。當照度降低時，調動更多的CMOS進來，組成更長的排列，產生一條很長很平緩的波形，這樣仍然可以計算出波峰位置。

當然，雙核對焦並非萬能。事實上只有螢幕約80%(垂直)×80%(水平)的寬範圍區域能使用相差檢測自動對焦完成最終合焦。

我個人的理解，佳能的雙核對焦，更加傾向是屬於一種影象對比檢測技術，而不是相位檢測法則。

所以，我個人的理解，佳能的雙核自動對焦並不是一個完美的解決方案。看起來它沒有死區，沒有佔用CMOS的面積，但是它佔用了很多計算資源，而且精度還不夠，還需要補充對焦。而且因為微透鏡比索尼的還要小，因此不足以產生大的相位差。造成對焦系統精度的問題。目前，但凡我用過的佳能雙核對焦的相機，不但不快，還有一點笨笨。

目前，我自己用過，也是感受最好的對焦系統是松下的DFD方式。

上面我值聊了微單的對焦快不快的問題。還沒有說到準不準的問題。

相位對焦是不太準的。事實上需要反差檢測來輔助（就是奧巴EPL1這類早期微單的對焦方式，慢但是準），所以大家才能在微單上得到比單反機更加精準的對焦。所以微單看起來拍攝的更加清晰。有了對比就有傷害，這個問題，害的我單反都不太用了。

正是微單的相位對焦精度因為受到透鏡尺寸的制約，所以才不準。（具體計算方式我不展開了，對焦精度是可以計算的；微單上，相位法對焦的關鍵決定性因素還是那塊分光透鏡的焦距。焦距越長，分出的相位差越大）。可惜的是：微透鏡的焦距太短了。在1970年代，賓得一個原件可以完成的對焦，在工程角度，微單必須用一組原件來完成。所以才造成了網友iZaZad的誤解，誤以為相位差是由感測器的排列距離差造成的。

適馬的老闆說過一句話。“我們保留相機制造，是因為我們的鏡頭設計師需要從設計相機的角度來理解鏡頭的設計”我大概依稀記得是這樣一句話。外行是永遠無法理解他的意義的。

我用一個事實來回答，適馬鏡頭經常被人投訴跑焦。可是我用適馬鏡頭35mm F1.4 ART,用在他自家的sd Quattro上，對焦準確的不得了。真正發揮了鏡頭全部效能。這就是理解了。