罗姆(ROHM):光学防抖成标配,如何提高使用体验

2016-11-22 11:02:20来源: EEworld 关键字:罗姆  光学防抖

对于普通用户来说,使用手机拍照不会像那些摄影达人一样动辄就三脚架稳定器招呼着,往往只能通过双手来进行拍照,有时甚至只会随手一拍。而当处于这样的场景下时,如果手机拥有OIS光学防抖,就能够起到稳定拍摄的作用,使手持拍摄不会产生模糊不清的情况,提升拍照体验。


近年来,从电子防抖到光学防抖,防抖技术已经成为了智能手机的标准配置。更有甚者,随着苹果将光学防抖引入自己的iphone 系列手机,光学防抖已经成为了旗舰手机的主要卖点。


“智能手机市场是一个充满活力,充满挑战的市场,如何在这个市场存活下去,不遗余力的进行创新,寻找卖点,是这几年手机市场的趋势。所以我们才能看到陶瓷外壳、快速充电、无线充电和双摄像头这些新技术的出现。” 罗姆(ROHM)半导体(上海)有限公司设计中心副所长金东辉先生近日在罗姆(ROHM)半导体集团举行的智能手机的光学防抖(OIS)技术以及镜头驱动方案发布会如此说道。


而罗姆(ROHM)则致力于将专业相机的一些功能运用到智能手机上来,像广角和长焦镜头的切换,双摄像头,光学防抖,如何将这些功能更好的整合到智能手机那狭小的空间中,同时能够最大程度的保证其质量,这中间还有许多问题需要解决。



罗姆(ROHM)半导体(上海)有限公司 设计中心 金东辉


光学防抖和电子防抖


众所周知,拍照模糊很重要的一个原因就是手抖,手拿相机时会因为重力和肌肉作用下出现很轻微抖动。如果在白天光线充足的情况下,相机进光量足,快门速度足够高,可以忽视轻微抖动,拍出清晰照片。如果光线不足,相机进光量和快门速度都不够,相机出片只能靠人品。


常见的防抖对策主要有以下几种:采用大像素,可以使每一个像素的尺寸都非常大,缺点是降低了分辨率;或者使用大镜头增加光通量,缩短曝光时间,缺点也非常明显,镜头的尺寸过大。这两种方式主要用于传统相机,无法在兼顾智能手机轻薄性的同时实现防抖。


正如之前所说,智能手机目前主要使用的防抖技术就是电子防抖和光学防抖。


早期手机主要使用的电子防抖。顾名思义,电子防抖是指通过电路象素来实现防抖功能。电子防抖使用数字电路进行画面的处理产生防抖效果。当防抖电路工作时,拍摄画面只有是实际画面的90%左右,然后数字电路对DC机抖动方向进行模糊判断,进而用剩下的10%左右画面进行抖动补偿。这种方式的特点是成本低,但却降低了CCD的利用率,对画面清晰度会带来一定的损失,对DV拍摄的静态图像无甚帮助。



目前主流旗舰手机使用的光学防抖技术简称OIS,它的全称是Optical Image Stabilization,从字面理解就是稳定的光学图象。通过镜头的浮动透镜来纠正“光轴偏移”,其原理是通过镜头内的陀螺仪侦测到微小的移动,然后将信号传至微处理器,处理器立即计算需要补偿的位移量,然后通过补偿镜片组,根据镜头的抖动方向及位移量加以补偿;从而有效的克服因相机的振动产生的影像模糊。


从原理上看,电子防抖和光学防抖是两种完全不同的技术。电子防抖主要应用于目前的中低端手机,而光学防抖则普遍应用于旗舰手机。


“不过,罗姆(ROHM)相信随着未来智能手机市场的发展,和光学防抖技术成本的不断下探,光学防抖将会成为智能手机的趋势。” 罗姆(ROHM)株式会社LSI商品开发本部马达控制LSI商品开发部控制开发科顾问关本芳宏先生在谈到光学防抖这一市场时表示。


对于智能手机的终端厂商来说,量化评价智能手机防抖想过好坏的标准是压制比(SR),厂商一般在手机出货时进行这一检测。


“但是对于普通消费者来说,压制比这一概念过于遥远,所以一般都是定性的评价。举个简单的例子来说,OIS开的效果就相当于将快门速度调高了8到10倍。开校正的时候,可以用1/15秒的曝光,就相当于光校正以后做了125/1秒的,这两个图像基本上是等价的。”


由于从根本上来说电子防抖是通过DSP算法来实现防抖效果的,要想提高防抖效果除了改进算法之外,别无他途。而光学防抖则是通过硬件的方式实现防抖,就有更多的方法来改进。



罗姆(ROHM)株式会社 马达控制LSI商品开发部 数字控制开发课 关本芳宏顾问


如何提高光学防抖使用体验


据了解,智能手机镜头的驱动部件主要包括镜头组、CMOS图像传感器和镜头驱动马达。而光学防抖系统关键技术为控制器设计,即镜头驱动马达。相机模块致动器大多采用音圈马达,但其具有磁滞效应、磨擦和参数时变等非线性特性,因此在控制器设计上必须考虑到非线性特性与实现时的运算负载。模糊逻辑控制器由于有运算负载低、不需要精确的受控系统数学模型、架构易实现并能有效的补偿微型致动器非线性等优点。 


其实早在2012年,罗姆(ROHM)半导体就已经向日本及欧美手机厂商推出手机摄像头防抖技术解决方案。目前能够量产OIS光学防抖马达的只有罗姆(ROHM)、TDK等少数的几家。


罗姆(ROHM)生产的适用于光学防抖技术的镜头驱动马达主要分为AF——BU64XXX系列,OIS——BU24XXX系列,BU63XXX系列,共两类三个系列。AF系列从2008年开始研发,为了聚焦更快,后加了一些振铃补偿;还有BDAF中置马达,可以更省电,这三类都属于前馈型的马达控制。BU24XXX系列注重性能,相对尺寸较大;BU63XXX系列则属于小型化和便携型产品。


为什么会出现AF和OIS两个类型呢?金东辉先生解释道,系统通过图像的比教判断是否失焦,一旦系统检测到失焦信号,前馈型直接让VCM马达推动镜头到一定的位置,这轮的控制就结束了。


而反馈型有一个Servo DSP控制,经过各种运算,把VCM推到一定的位置,这个位置迅速由Hall检测,反馈给DSP,如果镜头位置还有一定的误差,会迅速不停地循环,只要CPU给这个系统下了一个指令,把镜头推到某个位置以后,它就可以完全由这个4轴DSP来控制。


另外,反馈型主要有两方面优势:(1)抗冲击。镜头一般是用VCM驱动,有一个弹簧驱动,如果有撞击,镜头就会摇晃,偏离原来的位置,这个晃动慢慢衰减,但时间很长。如果加上反馈控制,只要位置偏离一点,马上就拉回中心位置,可以使大部分时间内得到清晰的图像。(2)抗振动,由于外部的振动,镜头会偏离该有的位置,这时候用close loop ,close loop的控制非常快,可以迅速拉回正常的位置。



扩大优势,推动市场发展


据金东辉先生介绍,罗姆(ROHM)生产的适用于光学防抖技术的镜头驱动截止到2015年,已经累计出货超过10亿片,预计2016年突破13亿片。


之所以能够达到这样的成绩是因为“罗姆(ROHM)从2008年就开始研究镜头驱动器,2012年在日本和欧洲与一些手机巨头合作,当时第一次推出了搭载光学防抖功能的手机,这些手机上用的就是ROHM的镜头驱动器产品,从那以后,有更多的手机厂商搭载带光学的防抖功能的镜头处理器了。” 关本芳宏先生如是说。


此外,为了凸显自己的技术优势,罗姆(ROHM)生产的适用于光学防抖技术的镜头驱动还采用高性能的伺服电机控制设计,进一步提高了设计的精度。采用PWM驱动,使得开关动作迅速,相比线性驱动,PWM可以省掉很多功耗。另外罗姆(ROHM)整个开发和支持体系是非常完整的。手机厂并不是自己组装镜头,而是由外包厂组装的,罗姆(ROHM)对外包厂量产线的建立、调试都提供支持。”


近年来随着手机高速发展,手机拍照能力也愈发完善,并有向专业单反相机看齐的趋势。从镜片材质、传感器大小、光圈大小等因素来讲,各大手机厂商不断增大着配置,与此同时还加入了很多专业相机上才有的技术。


不过按照目前的技术来看,带有光学防抖功能的手机摄像头通常在外观上要做出一定的牺牲,在视觉上会感觉凸出一部分,影响整体美观,此外目前光学防抖的手机摄像头成本比较高,支持这一功能的手机售价也相对贵一些,所以在手机厂商的选择上,是否愿意牺牲美观和付出更高的价格来换取更稳定的画质,那就一定要看厂商们的选择了。


但是,在罗姆(ROHM)看来,这并不影响未来光学防抖技术在智能手机中的应用,随着国内高端手机的比例越来越高,这一市场还有长足的发展空间。关本芳宏先生表示:“未来,罗姆(ROHM)将充分利用在光学防抖技术方面的优势和传感器方面的特点,继续面向中国市场,为中国客户提供更多、更新、性能更好的产品。”

关键字:罗姆  光学防抖

编辑:刘燚 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/article_2016112258521.html
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