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罗姆推出更加优良的镜头控制和驱动马达专用芯片,助力智能手机光学防抖

现在,智能手机拍照效果越来越好,手机摄像头越来越高端化,苹果、三星及国内vivo等都推出了以带防抖拍照功能为主要卖点的手机。

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国内手机厂商一般采用电子技术解决拍照抖动的问题。电子防抖成本低廉,但效果不如光学防抖,并且光学防抖不会因软件换算而损失画幅的边缘部分像素。

光学防抖成本相对较高,因此一般在高配手机中出现,现在,手机行业竞争惨烈,国产手机厂商也开始考虑使用光学防抖。

其实早在2012年,知名半导体制造商,日本罗姆公司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。

近日,罗姆在北京召开OIS(光学防抖)防抖补正LSI技术说明会,并推出了更加优良的镜头控制和驱动马达专用芯片的OIS方案。

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罗姆LSI商品开发本部,马达控制LSI商品开发部,数字控制开发课顾问関本芳宏

ROHM日本总部LSI商品开发部数字控制开发课顾问的关本芳宏表示,近年来,智能手机摄像头有了长足的进步,开始取代小型数码相机的功能,自动对焦、防抖、变焦都陆续普及。

关本芳宏介绍,特别是防抖功能,带防抖功能一度曾是高端手机的标志。防抖功能的实用性在于,在很暗的光线下,或者拍远处的物体,也能拍的清楚。ROHM从2008年开始推出镜头驱动器,2012年在日本、欧洲和一些手机巨头合作,第一次推出了搭载光学防抖功能的手机。从那起,越来越多的手机厂商开始配备带光学防抖镜头的处理器。

ROHM充分发挥着光学防抖控制领域的关键技术——反馈控制技术,很多客户都采用了ROHM搭载自动对焦反馈控制功能的镜头驱动器。关本芳宏表示,ROHM今后也会继续面向中国市场,推广镜头驱动器产品,为中国的手机,包括智能手机经济的发展做出贡献。

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ROHM半导体(上海)有限公司设计中心副所长金东辉

ROHM上海设计中心副所长金东辉在发布会上详细介绍了光学防抖的原理和效果,以及ROHM在摄像头模块的镜头驱动器反馈控制技术。

他表示,OIS驱动芯片通过高性能的伺服系统控制,经过严密的仿真和现场调试,同时加入PWM驱动马达,节省很多功耗。推拉镜头都是耗电的工作,PWM能够省下20,30%电量,是非常大的效果。另外我们经过这几年的努力,也建立了一个非常好的支持体系,使客户能够最大限度开发芯片的潜在功能。手机的镜头模组由中国大陆、台湾、韩国的专业模组厂提供。因为OIS的前期调试,主要工作量集中在模组厂,后期调试集中在终端厂,合理的支持体系非常关键。

光学防抖的原理和效果

光学防抖即是OIS,它通过可移动式的部件,对发生手震的光路进行补偿,从而实现减轻照片模糊的效果。

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图1光学防抖的原理:光轴补偿

OIS的效果怎么评估?ROHM上海设计中心副所长金东辉说:“对于OIS效果,工程上有一个量化参数叫SR,即抖动压制比。它是这么定义的:如图,假设画面没有抖动时像是一个完美的圆形。如果图像抖动,它会有一个范围,在这个抖动范围内的像素会变模糊,我们先记录这个模糊像素的数量。开启OIS功能后这个抖动的范围会有缩小,模糊的像素也相应的减少。我们把这两种情况下模糊像素的数量比值用dB单位表示,就得到SR参数。从一般消费者角度看,可能更关心的是主观的感受,所以手机装配好以后也要做主观的评价。另外根据经验,开启OIS后图像的清晰度大致相当于相机的快门速度提高了三级,也就是曝光时间缩短至原来的1/8~1/10。比如,没有OIS时为了获得清晰的图像需要1/125秒的曝光,那么开启OIS的情况下可以用1/15秒的曝光。可见,OIS可以在获得更多的曝光时间的同时保持相同的清晰度。”

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图2  OIS的效果评估

如图3所示,中间部分是一个摄像头模组主要的部分,灰色的是外壳,下面是PCB及传感器,中间白色的部分是镜头组,镜头组是需要移动,上下沿着方向是移动,叫AF方向的移动,主要的用途就是对焦,现在所有手机的前置摄像头都带有AF。OIS必须是让马达要在XY平面移动,要追踪整个图像。每个摄像头都要有一个马达驱动,马达需要电流,给他多少电流就移动到多少位置。这个驱动电流就是由AF和OIS的驱动给出的。

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摄像头结构以及镜头驱动相关部件

ROHM的镜头驱动芯片产品有很多,具体的镜头驱动产品,大致分两种。一个是AF,型号是BU64开头的,五位数的型号。OIS有两个系列,有24开头和63开头的。24开头的主要注重性能,性能是非常优越的,但是相对来说尺寸比较大。63系列更注重小型化,所以扩展功能相对少一些,但从光学防抖性能来说也是很好的。AF是从2008年开始开发,到现在已经8年的时间了,后面也是加了一些振铃补偿,主要是为了聚焦更快,还有是BDAF,是中置马达,可以更省电,这三类都属于前馈型的马达控制。AF发展到现在,因为手机相机的要求越来越高,希望能够快速对焦,快速对焦的话,一般是要用到反馈型的,OIS刚才讲了是绕线型,滚珠型,还有4轴的OIS。到现在为止,OIS主要是补偿Pitch和Yaw,现在大家是想在拍微距时候,也防抖的话,就需要一个4轴的OIS,要检测平动加速度,这些都属于反馈型的。

反馈型AF反馈的是马达的位置。前馈型是系统检测到失焦信号,是通过图像的比较知道有没有失焦,失焦的话直接让VCM马达推动镜头到一定的位置,这一轮的控制就结束了。反馈型不一样,有一个Servo DSP控制的,首先也是检测抖动或者是失焦的信号,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,反馈到DSP里面,告诉用户镜头不是已经推到了要的位置。如果有一定的误差的话,会迅速不停的循环,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,它就可以完全以这个伺服SP来控制。

反馈型AF控制可以迅速降低外部的冲击影响和抗外部振动,并且可以在镜头偏离位置后,迅速拉到正确位置。

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ROHM镜头驱动芯片产品系列

众所周知,光学防抖因为控制的器件较多,在电量消耗上也比电子防抖高出很多,本次罗姆推出的镜头驱动防抖控制芯片也充分考虑到电量的节省,比其他品牌的解决方案能够在电量上节省20%-40%的电量。

从2012年起,罗姆公司镜头驱动芯片业绩成倍增长,大批量出货成几何倍数增长,预计2016年镜头驱动芯片将达到近14亿片的出货量。

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责任编辑:穆磊