手機攝像頭是如何消除機身抖動來拍攝到清晰的滿月

芻狗

最近上市的一些智能手機都配備了以優(yōu)異放大能力為特色的變焦相機，用它們從地面拍攝滿月，在得到的照片上，連環(huán)形山都很清晰。但是，在夜晚使用變焦功能拍攝時，照片為什么不會出現(xiàn)因機身抖動而導致的模糊呢？秘密就在于“光學圖像穩(wěn)定功能” （OIS，Optical Image Stabilization）*1中采用的“相機模塊用鏡頭致動器”(CMA, Camera Module Actuator)。

智能手機相機每年都在發(fā)展進化。有些型號拍攝出的照片甚至可以像使用單獨的數(shù)碼相機拍攝的照片一樣清晰漂亮。

推動相機功能向前發(fā)展的因素之一是多鏡頭設置。越來越多的智能手機配備兩個、三個，甚至四個鏡頭，它們分別被稱為雙攝、三攝或四攝相機。由于可以使用品質特征各不相同的鏡頭，因此使得攝影表達方式具備了更加寬廣的范圍。這些方式之一就是高品質變焦攝影。相機如果配備一個以上的鏡頭，并且這些鏡頭的焦距*2和視場各不相同，就可以拉近并放大被攝主體，而畫質因此受到的影響則比較小。這是由于這樣的相機使用光學變焦，而不是數(shù)碼變焦，數(shù)碼變焦只是放大所拍攝圖像的局部。帶有光學變焦功能的智能手機相機已經(jīng)變得非常普及了。找元器件現(xiàn)貨上唯樣商城!

   

智能手機相機市場展望

   

智能手機相機的市場正在繼續(xù)朝著多鏡頭的方向發(fā)展

五攝相機是指相機配有五個鏡頭

最近，越來越多的智能手機型號以擁有數(shù)十倍放大能力的高倍率變焦相機為特色，甚至可以從地面拍到月亮上環(huán)形山的清晰畫面。但是，這類攝影容易出現(xiàn)因相機抖動而導致的畫質模糊。變焦攝影（即使用長焦距拍攝的照片）會將被攝主體放大，這樣也就會放大機身抖動的效果。暗光環(huán)境（例如在晚上）拍攝通常要求快門速度較慢，這樣也會發(fā)生機身抖動。更加不利的是，智能手機有結構性弱點，因為與常規(guī)數(shù)碼相機相比，它們的外形更容易導致出現(xiàn)機身抖動。而且，由于較高的圖像分辨率會讓模糊的現(xiàn)象看上去更加明顯，因此減少機身抖動已經(jīng)成為了智能手機相機面臨的一項重大挑戰(zhàn)。

解決這個問題的方案就是“光學圖像穩(wěn)定功能”(OIS) 中采用的“相機模塊用鏡頭致動器”(CMA)。CMA 可通過致動器來糾正變焦攝影時的機身抖動，致動器會移動鏡頭位置來抵消抖動導致的意外移動。開發(fā)該產(chǎn)品的 TDK Taiwan Corporation 部門總監(jiān)胡朝彰解釋了這項技術。

“當圖像傳感器所識別出的光源位置在拍攝開始和拍攝結束之間如果出現(xiàn)了移動，就說明發(fā)生了機身抖動。OIS 會對這樣的移動進行補償。TDK 從智能手機相機的早期階段開始就一直在研究 OIS。例如，使用懸線*3作為 OIS 的支持組件，是目前業(yè)界一種常見做法，但我們是率先在開發(fā)中采用這種方法的公司之一。采用這種方法后，操作更為順暢，對 OIS 的控制效果也更好，進而導致圖像穩(wěn)定性得以提升。”

TDK 的 OIS 通過一套沿著三個(x-、y- 和 z-)軸驅動的系統(tǒng)實現(xiàn)了強大的圖像穩(wěn)定性，并且已被世界各地的智能手機采用。由于智能手機相機以不斷提升的圖像分辨率為特色，鏡頭光圈已經(jīng)變得越來越大，因此需要有驅動力更強的 OIS 致動器。為了解決這個問題，TDK 已經(jīng)采用了厚度低至 25μm*5 的形狀記憶合金 (SMA*4)，通過封裝成小容器尺寸，讓一批產(chǎn)品擁有了某種程度上堪稱業(yè)界最強的驅動力。

   

OIS的工作原理

   

OIS(光學圖像穩(wěn)定功能)中采用的 CMA

通過沿著三個(x-、y-、和 z-)軸

移動鏡頭的位置來糾正機身抖動

TDK 也是全球率先開發(fā) OIS 系統(tǒng)的廠商之一，該系統(tǒng)支持多至數(shù)十倍放大倍率的高倍率變焦相機。實現(xiàn)這種支持的方式是：將 OIS 產(chǎn)品組合起來，這些產(chǎn)品既移動棱鏡*6，也移動鏡頭，從而達到糾正機身抖動的效果。棱鏡致動器 OIS 和鏡頭致動器 OIS 裝配在一個 12 毫米 x 17.6 毫米 x 5.6 毫米的小空間中。

“我們的設計技術綜合利用了多年來積累的致動器方面專有的模擬和制造技術，憑借這些技術，我們已經(jīng)成功地將棱鏡致動器這樣非常具有挑戰(zhàn)性的產(chǎn)品以及組合產(chǎn)品變成了現(xiàn)實。我們之所以能夠在開發(fā)這些技術方面保持領先，是因為智能手機廠商們認可 TDK 以往的業(yè)績記錄，并且很早就與我們合作開展變焦鏡頭 OIS 方面的研究。”胡這樣說。

   

OIS 用于變焦鏡頭時的工作原理

   

在以數(shù)十倍放大為特色的變焦相機中

棱鏡致動器 OIS與鏡頭致動器 OIS結合使用

以糾正光路的偏差

關于智能手機相機未來的前景，胡這樣說道，“我們期望看到連續(xù)變焦需求的增長，這種功能可以讓你能夠從廣角過渡到遠攝，就像使用數(shù)碼相機一樣。我們的目標是創(chuàng)造出可以在那種情況下糾正機身抖動的 OIS。另外，AR 功能預計會隨著智能手機相機的發(fā)展進入實際使用階段，我們也期望在這方面能夠應用我們的自動對焦 CMA，在打造全新的、更加便利的世界的過程中，繼續(xù)成為開拓者。”

   

基于“相機模塊用鏡頭致動器”(CMA)的

用于遠攝智能手機相機的OIS

   

它將棱鏡致動器 OIS和鏡頭致動器 OIS

封裝在 12 毫米 x 17.6 毫米 x 5.6 毫米的空間中

*1 - OIS：智能手機相機中常用于糾正機身抖動的技術包括 OIS（光學圖像穩(wěn)定功能）和 DIS（數(shù)碼圖像穩(wěn)定功能）。

*2 - 焦距：鏡頭的焦距是指從鏡頭中心到圖像傳感器的距離。通常用毫米 (mm) 表示；數(shù)字較小的鏡頭可提供較大的視場，被稱為廣角鏡頭；而數(shù)字較大的鏡頭能夠聚焦于較遠的目標，被稱為遠攝鏡頭。

*3 - 懸線：主要為懸掛鏡頭而設計的金屬絲彈簧，例如相機模塊或光學攝像管。

*4 - SMA：形狀記憶合金：一種合金，可以發(fā)生形變，但在被加熱到一定溫度時會恢復到發(fā)生形變前的形狀。

*5 - μm（微米）：1 μm 等于 1/1,000 毫米或 1/1,000,000 米。

*6 - 棱鏡：透明材料（如玻璃）制成的三角形柱狀體，可使光線發(fā)生折射和散射。在智能手機相機中，用于彎曲光線等。