https://www.raspberrypi.com/news/new-autofocus-camera-modules/
作者：Eben Upton 2023年1月9日
今天，我们很高兴宣布推出树莓派摄像头模块3（http://www.raspberrypi.com/products/camera-module-3/）。事实上，摄像头模块3有四种不同的型号，起价为25美元。我们生产的摄像头模块具有可见光和红外敏感选项，并且具有标准或宽视野（FoV）。摄像头模块3取代了前代摄像头的固定焦距光学系统，提供了强大的自动对焦功能，这是许多人所期望的，允许您拍摄从5厘米到无限远的物体的清晰图像。页面下方还有一个视频演示（https://www.bilibili.com/video/BV1Ks4y1x7GP/）。
一张迷人的快照，非真实尺寸
我们再次与索尼合作，这一次使用了他们的背照式IMX708传感器：这提供了更高的分辨率（1200万像素）；更大和更灵敏的像素设计；以及对高动态范围成像的支持。
树莓派摄像头模块3
摄像头模块（https://www.raspberrypi.com/news/camera-board-available-for-sale/）是我们第一个正式的树莓派配件。它于2013年推出，一炮而红。那年晚些时候，我们使用了NoIR（https://www.raspberrypi.com/news/pi-noir-infrared-camera-now-available/）红外敏感器件。摄像头模块2（https://www.raspberrypi.com/news/new-8-megapixel-camera-board-sale-25/）是围绕索尼800万像素IMX219传感器打造的，于2016年发布，自那以来一直忠实地为我们服务，在成为我们最长寿的旗舰产品，累计售出了200万台。
但CMOS图像传感器技术仍在进步。
标准FoV型号定价为25美金，宽幅FoV型号具有更复杂、更昂贵的光学堆叠，定价为35美元。
让我们依次介绍这些功能升级。
分辨率更高，像素更大
与IMX219的3280×2464（810万像素）1.12μm像素阵列相比，IMX708提供了4608×2592（1190万像素）1.40μm像素的阵列。较高的水平分辨率意味着能够拍摄更精细的细节；16:9的纵横比允许我们捕获利用整个传感器区域的高清视频；而更大的像素和更现代的像素架构，带来更高的灵敏度和更好的低光性能。
视角选项
摄像头模块3的标准FoV提供66°（水平）FoV，与其前身的62°FoV非常接近；对于这些变体，IMX708更高的线性分辨率直接转化为更高的角度分辨率和更详细的图像。这里有一些对比照片，您可以看到标准视野和宽视野之间的差异。
Ely的冬日
还是Ely的冬日，但是视角更宽
宽FoV变体提供102°（水平）FoV；它们将IMX708更高的线性分辨率扩展到更大的角度，产生比摄像头模块2略低的角度分辨率，但实现了包括数字摇摄在内的有趣的新应用。
自动对焦
迄今为止，我们制造的每一个摄像头模块都有固定焦距光学系统：一组物理上静止的镜头，经过优化，可以在无限远处对焦，但能够产生一米远的物体的清晰图像。
摄像头模块3首次引入了强大的自动对焦支持。镜头组件安装在声线圈激励器 上，允许我们相对于传感器前后移动镜头组件，直到场景的选定区域（默认为中间区域）得到最佳聚焦。以下是Brian的快速演示（https://www.bilibili.com/video/BV1Ks4y1x7GP/）。
为了选择合适的镜头位置，我们使用IMX708传感器的相位检测自动聚焦（PDAF）功能，如果没有高置信度的PDAF结果，则返回到我们自己的对比度检测自动聚焦算法（CDAF）。PDAF的一个好处是，它允许我们在视频录制过程中连续运行自动对焦算法，在摄像机和场景中的对象移动时保持最佳对焦。
高动态范围
对我来说，这是摄像头模块3最令人兴奋的功能。
图像传感器通过计算在某个曝光时间内击中每个像素的光子数来捕获图像。曝光时间的选择很重要：对于黑暗场景，我们需要长时间曝光，以尽可能最佳的信噪比捕捉光线不好的细节，而对于明亮场景，我们希望短时间曝光，避免使传感器饱和导致图像模糊。
对于同时具有亮区域和暗区域（具有高动态范围的场景）的场景，曝光时间不一定只有一个好的选择：你面临着一个令人厌恶的选择，要么是将亮区域曝光，要么是使暗区域曝光不足。像IMX708这样的高动态范围（HDR）传感器通过以不同的曝光时间同时进行多次曝光来解决这个问题。然后，我们可以选择最佳捕捉图像每个区域细节的曝光，并应用色调映射过程来压缩结果的动态范围，以便显示或存储。
生成的图像的分辨率是非HDR拍摄的四分之一，但我认为结果不言自明。
为捕捉亮部细节，暗部曝光不足
暗部曝光正确，亮部过曝
色调映射HDR图像可捕捉内部和外部细节
还有–M12-Mount 的高品质摄像头
树莓派高品质摄像头（https://www.raspberrypi.com/products/raspberry-pi-high-quality-camera/）于2020年推出，支持符合C和CS安装标准的可互换镜头。我们的一些工业客户一直在添加适配器，以允许他们使用M12-moun镜头：鱼眼和其他专业镜头更容易采用这种格式。
为了更好地支持这些客户，今天我们还推出了一种高质量摄像头的变体，支持原生M12-moun售价为50美元。这消除了对适配器的需要，并且由于增加了后焦点灵活性，支持更广泛的镜头选择。
兼容性
摄像头模块3与所有带CSI连接器的树莓派计算机兼容-即，除树莓派 400和2016年发布版本的Zero外，所有其他计算机都兼容。板尺寸和安装孔位置与摄像头模块2相同。由于传感器模块的尺寸和位置发生变化，它与树莓派Zero机箱的摄像头盖在机械上不兼容。
摄像头模块比较
新摄像头模块3仅受现代libcamera（https://www.raspberrypi.com/documentation/computers/camera_software.html#libcamera-and-libcamera-apps）软件环境和树莓派OS Bullseye下基于libcamera的Picamera2(https://datasheets.raspberrypi.com/camera/picamera2-manual.pdf)测试版的支持，而不受传统的封闭源代码摄像头堆栈（https://www.raspberrypi.com/documentation/computers/camera_software.html#raspicam-applications）的支持–您需要确保在深入了解之前拥有最新版本的软件，因为只有最新版本才支持自动对焦。但别担心，硬件文档（https://www.raspberrypi.com/documentation/accessories/camera.html）和软件文档（https://www.raspberrypi.com/documentation/computers/camera_software.html）已经更新，包括我们Picamera2库的文档（https://datasheets.raspberrypi.com/camera/picamera2-manual.pdf）。
致谢
摄像头模块3硬件和更新的高质量摄像头由Simon Martin. Naush Patuck、 Patuck、Nick Hollinghurst、David Plowman、Serge Schneider设计，Dave Stevenson编写了软件。Alasdair Allan、David Plowman、Andrew Scheller和Liz Upton做了文档相关工作。Austin Su负责采购。Jack Willis设计了包装，Brian O Halloran拍摄了闪亮的照片。
我们感谢索尼的Phil Holden和John Conroy、以及重庆天实精工科技和深圳O-HN光电科技的支持。
