作者：劉洪

日前，全球知名半導體制造商ROHM在北京舉辦智能手機的光學防抖（OIS）技術(shù)以及鏡頭驅(qū)動方案發(fā)布會，ROHM株式會社LSI商品開發(fā)本部馬達控制LSI商品開發(fā)部控制開發(fā)科顧問關(guān)本芳宏先生、ROHM半導體（上海）有限公司設(shè)計中心副所長金東輝先生出席，介紹了ROHM擅長的應(yīng)用于攝像頭模塊的鏡頭驅(qū)動器反饋控制技術(shù)，并承諾不斷研發(fā)推陳出新，共同為中國電子行業(yè)的蓬勃發(fā)展做出貢獻。

 

 

防抖的策略有哪些

金東輝表示，以智能手機為首，攝像頭不斷向高精度化，市場需求也不斷提高，所以防抖技術(shù)今后也會繼續(xù)發(fā)展。他希望通過這樣的機會，能夠讓更多人知道ROHM的技術(shù)。

他首先介紹了智能手機的光學防抖（OIS）技術(shù)以及鏡頭驅(qū)動方案。常見防抖對策包括：大像素，會降低分辨率；大鏡頭，使光學結(jié)構(gòu)尺寸大；電子防抖，使像素減少，僅適用低頻抖動；光學防抖，適用范圍廣、實用。如圖1所示，相機抖動一個角度時，遠處的物體偏移的量非常大，所以扭動的動作對圖像造成的破壞較嚴重。如果物體稍微近一點，這個扭動就沒有那么嚴重了。如果抖動成分主要是平移的成分，反過來，物體距離越小，畫面影響就越嚴重，尤其是在拍微距的時候，屏動是不能忽略的。只要集中解決pitch為和Yaw，就解決了扭動的問題。

 

圖1：相機的抖動對畫面的影響

 

圖2是OIS的工作原理，即光軸補償。

 

圖2：OIS的工作原理

 

OIS的效果怎么評估呢？金東輝說，它有一個量化評價標準。假設(shè)沒有抖動，圖形是一個圓形；有抖動，沒有開補償時會晃動一個幅度，中間會糊掉；補償開了以后，這個畫面仍然不可能是完美的，但是抖動的幅度會有明顯的下降。把這兩個抖動的值做一個除法，經(jīng)過運算得到壓制比的一個參數(shù)。如果一般消費者看，有沒有光學防抖的效果，就是一個定性的評價，很多都是主觀評價。另外簡單比較表明，開OIS的效果就相當于快門速度提了三級，大概是8到10倍的樣子。比如開校正的時候，可以用1/15秒的曝光，就相當于光校正以后的125/1秒，這兩個圖像基本上是等價的，見圖3。

 

圖3：OIS的效果評估

 

還有一種電子防抖（EIS）的方法，見圖4，金東輝對兩者進行了比較，見圖5。

 

圖4：電子防抖（EIS）

 

圖5：光學防抖和電子防抖的區(qū)別

 

應(yīng)用于攝像頭模塊的鏡頭驅(qū)動器反饋控制技術(shù)

談到ROHM擅長的應(yīng)用于攝像頭模塊的鏡頭驅(qū)動器反饋控制技術(shù)，金東輝先介紹了攝像頭結(jié)構(gòu)以及鏡頭驅(qū)動相關(guān)部件。如圖6，中間部分是攝像頭模組的主要部分，灰色的是外殼，下面是PCV以及傳感器，中間白色的部分是鏡頭組，鏡頭組需要上下延Z方向移動，即AF方向的移動，主要用途是聚焦，現(xiàn)在所有手機的前置攝像頭都帶AF。后置的也有人搭載AF。另外OIS必須讓馬達在XY平面移動，追蹤整個圖像。另外都要有一個馬達驅(qū)動，給它多少電流就移動多少位置。

 

圖6：攝像頭結(jié)構(gòu)以及鏡頭驅(qū)動相關(guān)部件

 

ROHM鏡頭驅(qū)動芯片產(chǎn)品系列很多，如圖7所示。

 

圖7：ROHM鏡頭驅(qū)動芯片產(chǎn)品系列

 

金東輝還對前饋型和反饋型AF/OIS進行了比較，并介紹了反饋性AF控制的優(yōu)勢，見圖8和圖9。他指出，前饋型是系統(tǒng)檢測到失焦信號，通過圖像的比較知道是否失焦，如失焦就直接讓VCM馬達推動鏡頭到一定的位置，這一輪的控制就結(jié)束了。反饋型不一樣，用Servo DSP控制，首先也是檢測抖動或失焦信號，經(jīng)過各種運算，把VCM推到一定的位置。這個位置迅速由hall檢測，反饋到DSP，知道鏡頭不是已經(jīng)推到了要的位置。如果有一定誤差，會迅速不停循環(huán)，只要CPU給系統(tǒng)下了一個指令，把鏡頭推到某個位置后，就可以完全以4軸DSP來控制。

反饋型的優(yōu)勢有幾方面，一是抗沖擊。鏡頭一般用VCM驅(qū)動，有一個彈簧，外面如果有一個撞擊，鏡頭就會晃，偏離原來的位置，如果不加任何的控制的話，晃動慢慢衰減，時間很長，這段時間內(nèi)一直得不到清晰的圖像。如果加一個反饋控制，只要偏離一點位置，馬上就拉到中心位置，這樣可以使大部分時間內(nèi)得到清晰的圖像。第二是抗振動，原理跟抗沖擊差不多，比如把手機放在三腳架上，會有外部振動，這樣鏡頭會偏離該有的位置，這時候用close loop，也可以迅速拉回正常位置。close loop控制非常快，比如拍照的時候，好不容易找到一個物體，推拉對焦時間很長。別小看這個時間，看起來只有100毫秒，但迅速回到目標位置很重要。

 

圖8：前饋型和反饋型AF/OIS的比較

 

 

圖9：反饋性AF控制的優(yōu)勢

 

總之，ROHM鏡頭驅(qū)動的特點在于，它是一個高性能的伺服系統(tǒng)控制，是經(jīng)過嚴密的仿真和現(xiàn)場調(diào)試做出來的芯片，同時也加了新的PWM驅(qū)動馬達。PWM可以省掉很多功耗，推拉鏡頭都是耗電的工作，如果能夠在這里面省下20、30%的電，也是非常大的效果。另外就是ROHM整個開發(fā)和支持體系非常完整，包括對模組廠、手機廠的支持。到目前為止，ROHM公司OIS/AFDriver累計出貨量已突破100億個。

金東輝還向記者展示了ROHM OIS的優(yōu)異拍攝效果，見圖10。

 

圖10：ROHM OIS的優(yōu)異拍攝效果

 

關(guān)本芳宏在較后表示，近年來，智能手機攝像頭有了長足的進步，不用說自動對焦功能了、防抖功能，變焦功能也都陸續(xù)普及了，開始出現(xiàn)覆蓋小型數(shù)碼相機功能的趨勢。以前，手機帶有防抖功能可以說是身份的象征，現(xiàn)在漸漸發(fā)展到更加實用，為了在光線不能暗的地方，或者拍遠處的物體的時候也能拍的清楚，防抖作為照相機的功能也開始漸漸使用了。因此，人們對光學今后的期待也越來越高。ROHM是從2008年開始鏡頭驅(qū)動器，2012年與日本和歐洲和一些手機巨頭合作，第一次推出了搭載光學防抖功能的手機，這些手機上用的就是ROHM的鏡頭驅(qū)動器產(chǎn)品，從那以后，有更多的手機廠商搭載帶光學的防抖功能的鏡頭處理器。

ROHM充分利用光學防抖控制領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)——反饋控制技術(shù)。現(xiàn)在很多客戶都在采用ROHM的搭載自動對焦反饋控制功能的鏡頭驅(qū)動器。ROHM今后也會繼續(xù)面向中國市場，推廣鏡頭驅(qū)動器產(chǎn)品，為中國的手機，包括智能手機經(jīng)濟的發(fā)展做出貢獻。

www.rohm.com.cn