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。
云台OIS是透过移动一个完整的相机模组,镜头和图像传感器彼此固定在相应的位置。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。
镜头位移和传感器位移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。
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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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线在加热到转换温度以上时收缩,并且通过其驱动IC和控制固件使用CML的性能解决方案,可以精确控制倾斜和滚动运动。CML的设计确保不会对相机性能做出任何妥协。CML已经开发出了支持1/1.56“ 图像传感器的AF模组的云台OIS原型。
产品路线图中包含了对应1/1.3”相机模块的设计,更大的倾斜角度,提供了更广泛的的的应用场景,并同时确保在所有景深下的最佳图像质量。
通过使用SMA线实现的设计方案意味着可以避免VCM的许多缺点:
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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