SMA云台OIS

为什么选择云台OIS

越来越多新的智能手机开始着重电影级别的视频拍摄功能。这代表着使用者越来越重视视频拍摄能力的提升,并应用在如:走路、跑步、骑车等场景。而为了避免用户造成的影像模糊,使用光学图像稳定器(OIS)来提供稳定的影像输出就格外重要。

在大多的成像条件下,图像传感器平面外的旋转是图像模糊的主要来源,为此,透过倾斜运动补偿影像提供了理想的光学解决方案。然而,大多数图像稳定是通过稳定镜头来实现的,称为镜头位移式OIS(Lens shift OIS)。而使用传感器位移使OIS(Sensor Shift OIS),则是图像传感器相对于镜头筒移动。镜头位移式OIS和传感器位移式OIS,都是通过稳定传感器或稳定镜头来实现角度校正。虽然这可能让图像或视频在中心区域有良好的抑制效果,但镜头位移式OIS和传感器位移式OIS的方案仍然可能在角落出现运动模糊。

这部分通常使用算法进行校正,但这会降低视频分辨率,从而降低整体影像质量。

SMA云台OIS使用万向环稳定系统,并透过移动一个完整的相机模组将镜头和图像传感器彼此固定在相应位置。其结果是使得整个图像传感器上实现了均匀的图像稳定,从而获得了优秀的图像质量。

镜头位移式OIS和传感器位移式OIS相机通常可为±1.5度提供抖动补偿。超过了这个范围,图像质量明显下降。云台OIS,可以为更大的抖动幅度实现均匀的补偿,当前最高可达±3度。透过机构来实现完美的OIS功能则意味着,不再需要使用EIS,因为EIS会导致图像传感器降低最终输出的图像分辨率。这些功能允许云台OIS将视频用例从一般拍照的手抖补偿扩展到运动摄影机应用领域。

VCM方案面临的挑战

云台OIS的主要挑战是移动带有图像传感器的完整相机模组,并同时将其连接到手机,并保持较小的尺寸和薄度。当使用相机OIS时,通过软板提供的信号传输必须在运动中持续的传输电流和数据,并且必须在多年的使用中仍能可靠地传输。马达需要能够非常快速和准确地控制图像传感器的位置,并克服来自该软板的所有阻力。

使用磁铁和电磁线圈的传统音圈马达(VCM)依靠万向环将自动对焦(AF)相机模块固定,仅将运动限制为X轴和Y轴倾斜。万向环的结构也增加了相机模块的高度。此外,由于音圈技术所能产生的推力的限制,它依赖于具有多个180度折叠的软性印刷电路板(FPC),明显增加了相机的封装面积。目前可用的VCM解决方案在设计、性能和成本方面的妥协限制了其在行业中更广泛的采用。

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SMA云台系统的优点

剑桥机电有限公司(CML)开发了一种使用SMA技术控制的云台OIS马达设计,直径30um的SMA线被配置在AF相机模组周围的支架位置。这些SMA线在加热时收缩,冷却时膨胀,从而产生强大的推力以倾斜和旋转运动的方式将相机模组移动到所需位置。CML独有的IC和驱动固件能快速且精准控制马达和相机,以提供最终的OIS性能。CML使用SMA技术让CML的云台系统能够克服VCM系统的缺点。

  1. CML的SMA云台OIS系统为X、Y轴大于3度的补偿和Z轴方向的旋转补偿; 
  2. CML的设计将软板结合在相机模块中,从而实现了紧凑的设计,与VCM相比,XY尺寸面积小25%以上;
  3. 支架设计避免了对万向节的依赖,因此与VCM设计相比,SMA解决方案模块的高度减少了1.7mm;
  4. CML独有的控制芯片(CM824)和固件消除了对霍尔传感器的依赖,而霍尔传感器却是VCM技术所需的;
  5. SMA技术不使用磁铁或产生磁通量—这使得它非常适合今天的手机,这些手机包含许多易受磁干扰的组件,如天线、电线充电线圈、其他相机和扬声器,同时还可以减轻图像噪声;
  6. CML提供并支持完整的马达系统,包括马达、控制芯片和专利固件,提供终极性能和独特功能。

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CML现在已经有1/1.56”云台原型马达、模组测试数据和评估套件可用于性能测试和演示。

云台OIS适合在下一代智能手机相机中使用,以提高视频模式质量,并将使用范围从天文摄影扩展到跑步和骑自行车等活动模式。CML及其SMA技术的使用为其客户提供了领先的解决方案,比VCM解决方案更小巧,设计更灵活,其路线图可确保在未来3年内实现新功能和用例。

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