透镜分离相位检测方式为目前绝大多数AF单反机所采用，也是一种通过摄影镜头的方式。透镜分离检测装置由一组分离镜片和一组或多组由感光元件组成的测距组件(或称AF传感器)构成。目前感光元件有三大类：第一类是CCD感光元件，许多厂家都使用这类元件；另外两类是Canon公司自己研制的BASIS(BAse-Store Image Sensor，基存储影像传感器)和CMOS BASIS。测距组件上的感光元件是排成一个阵列(一般是排成一行)。上述感光元件的特点是在光线照射下，会产生一定的电信号。
分离镜片的作用是将通过摄影镜头的光线分裂成两束并调焦，分别投影到测距组件上。
下面以CCD感光元件的测距组件来说明相位检测法的工作原理。工作原理见下图。当调焦准确时，经过分离镜片生成的两束光线投影在CCD阵列上的距离是一定的，从而CCD(记住这是一个阵列)上被光束照射所产生的电荷的那一对CCD元件的位置也是固定不变的。这对CCD元件之间的距离在照相机设计时已经 整定好了，作为焦点检测的基准。
调焦准确时见图中(a)，我们用AB来表示作为基准的一对CCD元件之间的距离。当调焦不准时，有两种可能性。一种是镜头焦点在被摄体之前，见图中 (b)。此时受光的两只CCD元件之间的距离短于AB；另一种情况是镜头焦点在被摄体之后，见图中(c)，此时受光的两只CCD元件之间的距离长于AB， 根据受光的一对CCD元件之间的距离，就能鉴别出焦点是否准确。两只CCD元件所产生的电信号经过转换电路和模拟/数字转换电路，再送入照相机内的 CPU(中央处理单元)，CPU按照厂家所设定的程序及根据这对CCD元件的距离与AB的差值，可计算出散焦量(即实际焦点与准确焦点之差)以及散焦方向。
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