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華為、蘋果、諾基亞強勢圍觀,五軸光學(xué)防抖妙解雙攝難題

 原標題:APP公司震驚蘋果華為,五軸光學(xué)防抖完美解決雙攝難題!  電子制作模塊

 

前不久我在巴塞羅那世界無線通信展(MWC)期間,發(fā)了兩段小視頻,在微博上引起轟動,展會上有一家叫愛佩儀(英文名為AP Photonics,縮寫APP,千萬不要誤解成APP應(yīng)用公司哈)的公司,展示了他的奇妙的光學(xué)防抖和抗磁場干擾技術(shù),比對的標的是蘋果最新的iPhone6s plus。視頻中,蘋果手機在抖動環(huán)境下畫面不斷的“跳著舞”,而他們的DEMO手機畫面幾乎絲毫不動。另一幅視頻,是在一個小磁釘?shù)母蓴_下,蘋果手機的畫面也不斷的跳舞,他們的手機畫面,則幾乎紋絲不動。這兩個現(xiàn)場的演示,吸引了眾多從他們展位來往的人群,盡管他們是第一次參展,在一號館的一個角落里。幾乎所有手機公司都去觀看了,包括蘋果、微軟(諾基亞)、三星等,華為就過去過幾波人觀看,最后一波是華為BG總裁余承東親自帶隊去看的,APP公司的CEO洪航慶透露,余承東現(xiàn)場表示了相當?shù)呐d趣,下面有余總認真學(xué)習(xí)的寶貴照片哈,其它廠商觀摩的照片我就不帖了。(大家可以看巴塞羅那展期間我微博上發(fā)的視頻,2月24日,25日)這里先貼幾張現(xiàn)場圖。

 

 

華為、蘋果、諾基亞強勢圍觀,五軸光學(xué)防抖妙解雙攝難題_ESMCOL_1
圖題:在強抖動下,蘋果的iphone6s plus畫面抖動厲害,但是愛佩儀公司的DEMO畫面幾乎絲毫不動。

 

 

華為、蘋果、諾基亞強勢圍觀,五軸光學(xué)防抖妙解雙攝難題_ESMCOL_2
圖題:華為余承東親自到APP展臺學(xué)習(xí)觀看,十分感興趣。

 

 

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圖題:微軟諾基亞的負責(zé)人也來展臺觀看

 

并且據(jù)介紹,水果公司也很感興趣,已經(jīng)派人來看過兩次了。

 

這是一家什么公司?如此神奇的技術(shù),讓手機界大佬為之著迷?答案是,它的獨有的光學(xué)防抖技術(shù)能夠解決目前雙攝像頭的最大的難題,而雙攝像頭正是傳說中蘋果和華為下一代旗艦手機的“黑科技”。但是現(xiàn)在雙攝像遇到了一些麻煩,需要“更黑的科技”來解決,下面讓我們看一下,雙攝像遇到了什么難題?愛佩儀公司是如何解決的。

 

愛佩儀公司打動手機界大佬的“黑科技”

 

愛佩儀公司CEO洪航慶介紹,實際上,市場上最早推出的雙攝像頭是HTC的雙攝模組,由于一些技術(shù)問題,當年并沒有形成特別好的市場反響。雖然現(xiàn)在也有幾家手機廠商推出了雙攝,但是面臨著最頭疼的成品率問題,這直接影響了產(chǎn)品的成本和用戶體驗。

 

從專業(yè)角度來講,在制造過程中,如何保障兩個圖像傳感器的復(fù)合平面度誤差小于一定范圍,兩個鏡頭的光軸趨于平行,這對成品率來講至關(guān)重要。兩個鏡頭的軸向安裝角度誤差必須控制在0.3度以內(nèi),距離精度控制在0.05毫米以內(nèi),這個非常有難度,即使現(xiàn)在的最先進的AA制程也很難完全解決這個問題。

 

除此之外,要在雙攝像頭實現(xiàn)更高級AF/OIS功能,則不可避免的要解決另一個難題:磁干擾問題,傳統(tǒng)方式的AF/OIS攝像頭模組抗磁干擾能力非常弱。兩個攝像頭模組必須保持一定距離,才能正常工作。而這常常不能滿足手機設(shè)計的要求。

 

愛佩儀(APP)研發(fā)的移軸式光學(xué)防抖技術(shù)近乎完美的解決了雙攝模組所面臨這兩個難題。我們先來看看他是如何工作的。

 

現(xiàn)在切入正題,他們是如何實現(xiàn)這么牛的“光學(xué)防抖”技術(shù)的呢?

 

簡單的說,洪航慶介紹,他們的“移軸式的光學(xué)防抖技術(shù)”可以從五個維度控制鏡頭。既可以分別控制線性運動X方向、Y方向和Z方向(自動對焦),還能夠控制兩個角度方向,即起伏角和偏擺角。這種很高頻的鏡頭控制一方面可以實現(xiàn)自動對焦,并實時抑制來自于陀螺儀檢測出的五個自由度方向的抖動,另一方面也可以用來補償生產(chǎn)工藝所帶來的誤差。

 

移軸式馬達通過輕巧結(jié)構(gòu)設(shè)計,最大限度的降低了移動部件的重量。從而也帶來了三個好處:

 

a) 功耗低

 

因為馬達在光學(xué)防抖時需要快速挪動移動部件,輕的移動部件無疑需要較小的能量。實測證明愛佩儀光學(xué)防抖馬達,做防抖動作時只需要20mw的功耗。

 

b) 響應(yīng)速度快

 

實驗證明愛佩儀光學(xué)防抖馬達在車載、無人機等高頻震動下,仍然可以獲得穩(wěn)定清晰的圖像。

 

c) 防抖精度高

 

由于馬達響應(yīng)速度快,在隨動過程中,可以實現(xiàn)更小的滯后時間,從而獲得更高防抖精度。

 

 

華為、蘋果、諾基亞強勢圍觀,五軸光學(xué)防抖妙解雙攝難題_ESMCOL_1
移軸式雙攝光學(xué)防抖馬達

 

從目前來講,移軸式可以實現(xiàn)全球最小的光學(xué)防抖馬達系統(tǒng)。1600萬像素的馬達的外圍尺寸是長度9.5毫米,寬度9.5毫米,厚度僅3.9毫米,這是同時包括了防抖和自動對焦功能,比傳統(tǒng)模組厚度低30%。針對500萬像素的分辨率,移軸式光學(xué)防抖馬達的外圍尺寸是長7.5,寬7.5,高3.3毫米。這是目前世界上尺寸最小的光學(xué)防抖馬達。

 

 

 

如何解決雙攝像頭目前遇見的兩大難題?

 

洪航慶介紹,目前雙攝相存在兩大難點。從專業(yè)角度來講,在制造過程中,如何保障兩個圖像傳感器的復(fù)合平面度誤差小于一定范圍,兩個鏡頭的光軸趨于平行,這對成品率來講至關(guān)重要。兩個鏡頭的軸向安裝角度誤差必須控制在0.3度以內(nèi),距離精度控制在0.05毫米以內(nèi),這個非常有難度,即使現(xiàn)在的最先進的AA制程也很難完全解決這個問題。

 

除此之外,要在雙攝像頭實現(xiàn)更高級AF/OIS功能,則不可避免的要解決另一個難題:磁干擾問題,傳統(tǒng)方式的AF/OIS攝像頭模組抗磁干擾能力非常弱。兩個攝像頭模組必須保持一定距離,才能正常工作。而這常常不能滿足手機設(shè)計的要求。

 

下面讓我們來看看這種移軸式光學(xué)防抖馬達系統(tǒng)是如何解決雙攝模組所面臨的兩個難題。

 

首先,針對雙攝像頭光軸平行角度誤差問題。從目前來看,雙攝模組加工良率低的主要原因是兩個鏡頭的光軸角度誤差。在裝配過程中,任何一個環(huán)節(jié)的誤差,都會導(dǎo)致最終的角度誤差。如圖所示,每一個模組的角度誤差都是隨機的,最終影響算法精度及合成圖像的質(zhì)量。然而采用移軸式光學(xué)防抖馬達,可以通過后標定加角度補償,大大提高生產(chǎn)的精度及良品率。最終鏡頭的角度誤差可以控制在0.01度以內(nèi),這個精度遠高于普通AF馬達的光軸偏移量。

 

 

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雙攝像頭模組光軸角度誤差

 

 

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移軸式雙攝像頭模組補償后

 

其次,移軸式的光學(xué)防抖馬達對磁干擾問題也有比較好的解決方案。主要因為移軸式光學(xué)防抖馬達結(jié)構(gòu)是磁性部件在四個角落,跟外殼粘接在一起。而移動部件只有線圈、鏡頭和鏡頭座(無磁石)。另外在馬達外圍包有一層金屬導(dǎo)磁材料,從而把其他磁場對中心移動部件的磁力干擾降到最低。通過實驗驗證,即使將兩個模組放置0.5毫米的距離,自動對焦及光學(xué)防抖功能仍可以正常工作,絲毫不受影響,這是平移式光學(xué)防抖攝像頭模組無法達到的。

 

 

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移軸式的光學(xué)防抖鏡頭剖面示意圖

 

移軸式光學(xué)防抖馬達的抗磁干擾特性及多維度空間補償特性可以大大提供雙攝模組的裝配精度,提高良品率及圖像合成的精度。最終將給用戶帶來高品質(zhì)的圖像質(zhì)量及用戶體驗。

 

 

 

APP技術(shù)還可以實現(xiàn)完美“三維空間對焦”

 

除此之外,在實際應(yīng)用當中,移軸式光學(xué)防抖模組還可以利用其微機電結(jié)構(gòu)實現(xiàn)特有的廣角模式,景深模式等功能,其算法也可以燒錄在整個模組的驅(qū)動芯片里,從而提供一整套的解決方案。

 

 

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移軸式雙攝馬達的廣角模式

 

基于移軸式光學(xué)防抖馬達還可以實現(xiàn)特有的廣角功能。通過傾斜鏡頭能夠調(diào)整雙攝的視角,從而拼接出更大的具有廣角效果的相片。

 

 

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同時,移軸式光學(xué)防抖馬達可以實現(xiàn)三維空間對焦。在這種場景下,傳統(tǒng)的鏡頭對焦近點,遠點就模糊,對焦遠點,近點就模糊。而基于移軸式馬達,可以做到近點和遠點同時都清楚。這種三維對焦功能是在同一套模組里實現(xiàn)的,而且不是通過軟件。如果一秒拍30幀,這個方案可以保證30幀畫面都是清楚的。這是移軸式馬達獨有的技術(shù),基于這個可以做很多的應(yīng)用。

 

移軸式馬達獨有的快速對焦算法,可以在六毫秒內(nèi)把鏡頭穩(wěn)定的移動30微米的距離。每個模組的驅(qū)動IC都封裝了相應(yīng)的驅(qū)動算法,這樣手機廠商只需給一個簡單的指令,就可以實現(xiàn)快速對焦功能。比普通的對焦馬達使用起來方便很多并且對焦速度快很多。

 

也許,您還可以基于他們的技術(shù),開拓出其它意想不到的應(yīng)用,這是真正的“黑科技”!

 

 

 

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