Wednesday, March 5, 2014

OIS平移式更靠譜?——VCM新秀「比路」王建華總經理訪談

52RD.com 2014年1月15日 慧眼-關注攝像頭            評論:0條 我來說兩句
    編者按:
  昨天我們推出OIS的兩種技術路線對世尊總裁鈔晨先生的訪談實錄之後,引起了業界較強的反響,各大網站第一時間轉載了《慧眼》的文章。而業界也還有其他不同的聲音和看法。為此我們再采訪了比路的王總,請他們談談對這一技術的看法。
  上海比路電子有限公司是國內VCM馬達的先鋒和新秀,他們在OIS的馬達方面也有相關的規劃,現就OIS的相關技術問題提出了他們的一些理解和看法,以下是他們對這一問題的理解:
  一、移軸式和平移式的各自的工作原理是什麼?
  目前OIS基本常用的有兩種技術,一種是SHIFT(平移式)方式,另一種是TITLE(移軸式)方式。
  SHIFT方式的工作原理是在整個平台上有3組馬達,就是X,Y軸控制抖動,Z軸控制的是AF。
  三組馬達的驅動方式都是線圈驅動式。底部兩組線圈通過霍爾元件進行位置的識別。
  Z軸的工作原理和正常的AF工作原理是一致的。


  TITLE 方式的光學防抖功能工作原理是在一個運動載體上有四組線圈,通過四組線圈的分別通電,進行控制AF過程中的光軸變化。


  二、移軸式和平移式差別及各自己的優缺點什麼?
  SHIFT和TITLE的優缺點
  從運用來說,SHIFT和TITLE 在防抖功能方面來說,都可以達到光學防抖的效果,目前市場上的手機基本運用了都是該兩種方式中的一種。
  SHIF的方式,由於高像素的要求,鏡頭整體上比較大,同時由於X,Y配合Z軸作防抖時AF的運算以及調整,必須要在Z軸單體上留有一定的空間量。所以SHIFT方式OIS整體結構上尺寸比較大。
  而TITLE方式的OIS基本上只用控制馬達本體四組線圈的運動,所以整體上尺寸方面要可以做到更加小型化。
  從量產方面來說,SHIFT方式可以運用高端的PCB進行替代X,Y 的線圈,所以在PCB板上可以進行線圈的制作,所以SHIFT方式的OIS在組立時工藝相對來說要簡單適合量產,集成化高。而TITLE 方式的馬達整體工藝上制作繁瑣,焊接方面需要13個焊點,嚴重影響了組裝量產良品率和量產性。
  三、現在這兩種方式在生產中的成本、成產良率控制如何?防抖效果測評如何?
  SHIFT方式的馬達,相對來說,部品成本比較高,四根懸絲,加上PCB,加上霍爾元件以及比TITLE多出來的四塊磁石,整體上底部的PCB 要求比較夠高,X,Y 軸馬達推力可以進行調整,推力較大,防抖效果好,比正常的AF要大,防抖調整的角度可以在2.5度左右。
  TITLE方式的馬達部品成本相對來說要低,但是成品良率上控制比較困難,對於部品的精度要求非常高。但是存在由於推力和TITLE調整角度的矛盾問題,如果推力要大,磁石和線圈的間隙勢必要大,造成磁氣回路不能合理利用,整體的功耗要求比較大。調整的角度可能會有所限制(1.8度左右)。
  四、這兩種方式在業態中的發展情況如何?
  目前行業發展,SHIFT方式勢頭大於TITLE方式。NOKIA等國際一線大廠都采用了SHIFT方式。TITLE 方式的馬達由於量產穩定性以及良率問題,迫使原先使用TITLE方式的終端切換使用SHIFT方式。
  五、這兩種方式對下游封裝要求及影響。
  對於下游模組封裝來說,使用A-A機台是避免不了的。這樣在模組在量產時調焦的效率不高,投入比較大(需要AA設備)。同時焊接等自動化比較困難,導電膠焊接工藝還不成熟。
  編後語:某行業人士、《慧眼》評論員江先生表示:TITLE目前還存在以下幾個方面的不足:1、生產良品率不高。精度和一致性不好;2、防抖性能和效果差些,特別是四周的清晰度,以及有效的防抖動角度也相比SHIFT的要小;3、產品的可靠性讓人擔憂,特別是整機的沖擊跌落測試會比較差。同時,他也對SHIFT的價格表示出不滿。認為目前OIS的產品價格太高。
  《慧眼》顧問張寶忠先生表示:舜宇目前已經成功掌握和解決了SHIFT方式的OIS在組裝中的垂直焊接等工程技術難題,並已自主開發出有自主知識產權的自動AA機台用於六軸調芯等,已經完全具備高端OIS的生產能力。
  對於SHIFT和TITLE的技術路線之爭,是每個產業都會遇到的情況。移軸產品在低階的產品中能否推廣,以及在平移式的OIS中能否在結構上做簡化和優化?工藝如何簡化,價格如何降低?這些都是產業要努力的方向。
  選擇哪種路線,就要看使用者是否滿意,消費者是否能接受。一個好的結合點會促進某項技術的進步和改良。這種選擇也往往只能讓市場來投票。

移軸和平移OIS向哪邊走?—OIS專家鈔晨先生答《慧眼》問

52RD.com 2014年1月14日 慧眼-關注攝像頭            評論:0條 我來說兩句
  

  OIS毫無疑問將會成為2014年攝像頭行業最熱點的技術之一,為此《慧眼》就OIS的相關技術問題采訪了NewHTC One手機攝像模組OIS技術設計開發人,現深圳世尊科技有限公司總裁鈔晨先生(以下簡稱鈔),請他就OIS的相關技術路線等問題做了闡述,以下是采訪實錄:
  《慧眼》:OIS的工作原理是什麼?應用必要性如何
  鈔:OIS的原理是:手持智能手機拍照時,手的抖動會造成相機的輕微傾斜(一般在+/-0.5度以內),該傾斜引起了鏡頭觀察角度的變化,以鏡頭為參照物來說,相當於被拍攝的物體移動了,因此所成的像也會在圖像傳感器上相對於原位置發生偏移,結果造成圖像始終隨著手的抖動而處於不穩定狀態。為解決這個問題,OIS技術應運而生。OIS是光學圖像穩定系統的簡稱。它首先應包括一個可感測手抖的陀螺儀,該陀螺儀將手抖導致的相機傾斜角度測出,系統再根據該角度預測出傾斜導致的圖像偏移量,然後系統控制鏡頭相對於圖像傳感器平移而產生相同大小但方向相反的圖像偏移,由此將手抖造成的圖像偏移抵消掉,保證相機在手抖環境中依然可保持成像穩定。
  需注意的是,目前手機模組上的OIS技術只補正相機傾斜引起的圖像偏移,而不處理相機上下左右平移抖動引起的圖像問題(這一點跟大眾的直覺有所不同,因此有必要澄清一下)。事實上,在拍攝遠處景物時,相機平移抖動所產生的圖像偏移可以認為不存在,無需OIS系統補償。圖像不穩定完全來自於相機的傾斜抖動。但在拍微距時,相機平移抖動的影響會漸漸顯露出來。當前的手機OIS攝像模組為了避免過於復雜的系統架構,選擇忽略平移抖動產生的微距拍攝問題。
  在強光下拍照時,由於曝光時間很短,短時間內圖像移動很有限,手抖對成像質量的影響不顯著,但在以下幾種情況下,手抖對拍攝質量有嚴重影響:
  1、弱光下拍照、夜拍。
  弱光下相機為了獲得可接受的成像質量,會自動延長曝光時間。因此,曝光時間內手抖造成的圖像移動會變得顯著得多。例如,夜拍照片中經常會出現遠處的燈光被拉成了一條不規則的曲線,這就是曝光時間內手抖導致的圖像移動軌跡。OIS技術可以非常有效的解決上述問題。
  2、數碼變焦或光學變焦應用時。
  數碼或光學變焦在將遠處景物放大、視角縮小的同時,也會將手抖的影響放大。比如,0.4度的傾斜抖動對於80度的廣角鏡頭來說,產生的圖像抖動量只有整個畫幅的1/200,但對於視角只有20度的長焦來說,圖像抖動可達畫幅的1/50。
  3、手持相機拍視頻時。
  手持相機拍攝的視頻在回放時,畫面處於持續不穩定的抖動中,非常影響觀感。OIS技術可以非常有效的解決此問題。OIS拍攝的視頻畫面非常流暢,令人想象不到是手持拍攝。
  4、行進、運動中拍攝,或是處於顛簸環境下拍攝時。
  以上三種情況討論的都是自然手抖,通常其幅度會在0.5度以內。然而在顛簸環境中,外界引起的手抖往往大大超過自然手抖的幅度,而且很難預測。依靠現有的手機攝像OIS技術很難完全補正上述大角度抖動,只能一定程度上減小顛簸感。因此目前手機OIS技術主要針對於自然手抖帶來的圖像穩定問題。
  《慧眼》:目前OIS的技術路線有哪些?其優缺點分別是什麼?
  鈔:OIS花開兩支:平移式和移軸式防抖原理有所不同
  當前智能手機OIS攝像模組有兩個技術路線:分別為基於平移式(Pure shift)OIS對焦馬達以及基於移軸式(Tilt-shift)對焦馬達。前者以NokiaLumia 920的攝像模組為代表;後者以New HTC One的攝像模組為代表。不論是平移式還是移軸式,其基本原理都是一樣的,即控制鏡頭相對於圖像傳感器平移而將手抖造成的圖像偏移抵消補償掉。但兩者的具體實現方式有很大差別:
  平移式OIS對焦馬達是將一個獨立的AF自動對焦馬達固定在一個平移懸掛系統上(通常為4根等長的豎直向上的懸絲),該懸掛系統允許此AF馬達在平行於圖像傳感器的平面上沿任意方向做微小平移(一般在正負100微米以內)。OIS馬達的自動對焦功能由那個獨立的AF馬達來實現,而OIS功能則由AF馬達連同鏡頭組成的鏡頭懸浮體相對於圖像傳感器平移而實現。由於鏡頭懸浮體的總重量較大,而懸掛系統的硬度又有限,因此,在不同的拍照姿態下(朝下、水平朝前、朝上等),鏡頭懸浮體會在自身重力的作用下相對於圖像傳感器產生平移,更嚴重的是,鏡頭懸浮體(相當於一個彈簧振子)會在外界擾動下產生平移振動,導致圖像模糊!為了解決上述問題,馬達內集成了兩個霍爾傳感元件,用於准確測出鏡頭懸浮體在兩個正交平移方向上的位置,利用該位置信息結合閉環(Close-loop)控制便可將鏡頭懸浮體的位置鎖定,令它只按照實際OIS的要求平移,而不受自身重力和拍照姿態的影響,也免於外界的機械擾動。
  移軸式OIS馬達的結構相對簡單很多,非常接近普通AF馬達。所不同的是,普通AF馬達的彈簧懸掛系統只允許鏡頭沿對焦方向移動,而移軸式OIS馬達的彈簧懸掛系統不但允許鏡頭沿對焦方向移動,還允許鏡頭相對於一個轉軸支點做任意方向的微小側傾(傾斜角度一般在正負1.5度以內)。由於轉軸位於靠近鏡頭底部的位置,因此當鏡頭左右傾斜時,鏡頭頂部實際上在相對於圖像傳感器左右平移。利用這個平移,便可補償手抖帶來的圖像抖動。由於一個固定的轉軸支點的存在,馬達運動部分的重量很大程度上被這個支點分擔了,鏡頭的傾斜角度受拍照姿態的影響小到可以忽略,鏡頭也不易受外界機械干擾而擺動,鏡頭的傾斜角是穩定可預測的,完全受偏轉電流大小的控制。因此,鏡頭頂部的平移量也是與馬達所通的偏轉電流成正比。移軸式OIS馬達因此無需霍爾傳感元件做閉環控制。另外,支點的存在還有一大好處,即施加較小的力便可令鏡頭傾斜,實際就是槓桿的省力原理。而平移式OIS馬達需要克服整個鏡頭懸浮體的自身重量來實現鏡頭的平移,很費力。因此,移軸式OIS馬達具有更低的理論功耗和更快速的機械響應,能補償高達20Hz的快速抖動。
  平移式和移軸式各具優缺點
  通過對上述兩種技術路線的OIS馬達的原理分析,我們可以總結出各自的優缺點:
  平移式糾偏大效果好、但結構復雜成本高
  平移式閉環OIS馬達的優點在於:理論上可補償較大的抖動,最大補償角度可達正負1.5度。其特殊的平移懸掛系統解決了鏡頭的三維平動問題,鏡頭在做平移時,仍可保證光軸垂直於圖像傳感器表面。其缺點是:結構比傳統馬達復雜很多,物料成本高,制造工藝繁瑣,以及由此帶來的低良率、低產量和高價格,不利於OIS技術的大面積推廣。兩個霍爾傳感器的存在使得馬達需要引出的引腳數高達十幾個。另外,平移式OIS馬達的體積較大,理論功耗較高,相應速度較慢。
  移軸式四角易像糊效果遜,但結構簡單易裝配
  移軸式OIS馬達的優點在於:結構與普通AF馬達接近,上述列出的平移式OIS馬達的缺點基本都是移軸式的優點。另外,移軸式OIS馬達還有一個獨有的優勢,即可在手機攝像模組中實現移軸攝影(Tilt-shift Photography)這項只有發燒級單反相機才能實現的特效拍照功能,極大增加了手機拍照的可玩性。另外,對於模組生產廠家來說,由於移軸式馬達具有鏡頭光軸角度的調節功能,因此在模組裝配中不需要高像素模組裝配必備的光軸動態調節系統(Auto Alignment System),這可為模組廠節省很大開支。
  移軸式OIS馬達的主要缺陷在於:在開啟OIS功能後,鏡頭在做平移時會不可避免的產生光軸的傾斜。當傾斜角度較大時,會導致圖像畫幅的邊角部分失焦模糊。因此,移軸式OIS馬達通常對最大補償角度作限定,一般不超過正負0.75度,這對於自然手抖的補償已經足夠。下面我們來重點評估一下光軸傾斜缺陷究竟會對實際拍攝效果帶來多大影響。
  首先,在強光下拍照,由於曝光時間極短,該時間內防抖所需的鏡頭傾斜量很小,不足以引起圖像質量問題。此時甚至可完全關掉OIS功能,也不會帶來拍照效果的顯著差別。
  其次,在數碼變焦應用時,鏡頭的傾斜不會導致成像質量問題。因為視角的減小使得用戶只能觀察到圖像傳感器中心區域的成像,而即使畫幅邊角有失焦,用戶也看不到。因此,在數碼變焦應用時,可允許移軸式OIS馬達進行更大角度補償。
  再次,弱光和夜拍時,曝光時間拉長,此時若OIS開啟,則鏡頭有可能傾斜較大角度,導致邊角失焦的現象發生。對於自然手抖的補償,移軸式OIS馬達所需的鏡頭偏角最多在30』(0.5度)左右,由此產生的圖像質量問題在弱光或夜拍照片中不易察覺得到,因此,在此種情形下,移軸式OIS馬達仍能獲得較滿意的拍照效果。
  最後,對於視頻拍攝,OIS處於連續開啟狀態,自然手抖可能引發高達30』左右的鏡頭擺動。然而,由於視頻模式下圖像的分辨率較低,邊角失焦對觀察者來說並不顯著,而OIS帶來的圖像穩定體驗遠勝過邊角圖像問題帶來的負面體驗。
  綜上所述,移軸式OIS馬達雖有鏡頭光軸垂直度缺陷,但在實際拍攝體驗中,不易為用戶所察覺,其OIS總體效果仍然是非常令人滿意的。
  《慧眼》:平移式和移軸式這兩種方式在生產中的成本、成產良率控制如何?防抖效果測評如何?
  鈔:平移式閉環OIS馬達不論在馬達的生產環節還是在後續模組的組裝環節,其生產成本都遠高於移軸式OIS馬達,良率低於移軸式OIS馬達。
  在專業的防抖效果測評中,兩者的量產產品都能輕易實現高達18dB的防抖補償率,滿足3級防手抖要求。如果做精細微調,兩者都可達到高於24dB的4級防手抖效果。需要注意的是,兩種技術都有畫幅中心穩定度遠超畫幅邊角的現象。移軸式OIS馬達是由於鏡頭光軸傾斜導致邊角失焦而產生的,平移式OIS馬達雖可保證光軸垂直,但由於鏡頭像圓中心和邊緣的成像差別,造成鏡頭平移時畫幅邊角成像質量也隨著鏡頭的平移而發生變化,帶來邊角成像的不穩定。因此兩者的實際效果相近。移軸式OIS馬達的動態響應更為出色一些。至於防抖補償角度的大小,平移式OIS馬達可補償較大的抖動,最新的產品可補償高達正負1.5度的抖動傾角。移軸式OIS馬達受限於光軸傾斜度不能過大,因此對最大可補償角度作了限定,一般不超過正負0.75度。對於自然手抖(通常在正負0.5度以內)來說,已經足夠。在某些特殊情況下,如數碼變焦,允許光軸有較大程度的傾斜,此時移軸式OIS馬達也可支持到高達正負1.5度的抖動補償。
  《慧眼》這兩種技術在業態中的發展情況如何?
  鈔:平移式閉環OIS馬達最早於2011年由日本Sharp搭載在自己的品牌手機上推向日本市場,獲得了一致好評。2012年NokiaLumia 920的推出,使得平移式閉環OIS馬達獲得了世界性影響。2013年New HTC One的推出實際是移軸式OIS馬達首次量產並在全球范圍內使用。目前,兩種技術都還在解決各自的問題,可望在2014年內達到成熟並大規模推廣。平移式OIS馬達適用於對補償角度范圍有很高要求、對鏡頭光軸垂直度有苛刻要求的客戶,而移軸式OIS馬達更適合降低成本而大面積普及OIS在手機攝像中的應用。
  展望未來的發展,個人認為平移式OIS馬達的方向在於用開環取代閉環,以大幅簡化設計和生產工藝,大幅降低成本。對於平移式OIS馬達來說,用開環取代閉環很有挑戰性,但技術上是具備可行性的。一旦成功,必將大大加快平移式OIS馬達的普及化。對於移軸式OIS馬達來說,除了設計和工藝優化,進一步降低成本外,應該著重開發手機拍照的多點對焦和移軸攝影等新應用,畢竟這些是移軸式馬達的專屬功能,而靠平移式馬達是無法實現的。這些新應用如果成功普及,其給用戶帶來的體驗上的震撼不會亞於OIS技術。
  《慧眼》:這兩種技術對下游封裝要求及影響如何?
  鈔:平移式閉環OIS馬達的要求較高,至少需要焊接超過13、4個馬達引腳,以及利用Auto Alignment設備進行鏡頭光軸垂直度管控,對模組廠來說進入門坎較高,良率和產量也不易提升。移軸式OIS馬達只需焊接不超過6個馬達引腳,無需Auto Alignment,用生產普通AF模組的類似設備便可量產,適於短期上大量。因此,個人認為,當前移軸式OIS馬達更適於在未來推廣至中低端智能機。平移式OIS馬達若想快速普及,必須在結構上做較大簡化和優化,最好是放棄由兩個霍爾元件組成的二維閉環控制系統。
  編後語:鈔總給我們介紹了OIS的兩種基本技術路線和原理。對此,我們也專門咨詢了我們的顧問張扣文先生,他認為,移軸式的效果目前還較難為主流應用所接受,目前業界普通看好平移式產品。至於如何找到最佳的應用結合點,各相關供應商及攝像頭模組廠家可以積極探索。《慧眼》歡迎業界進行深入溝通和探討。
(文/鄧林)

Monday, March 3, 2014

arduino creation

http://arduino.tw/index.php/course/simple-arduino.html

coopermaa2nd範例教學
http://coopermaa2nd.blogspot.tw/2011/05/arduino.html

robofun
http://www.robofun.net/forum/

大陸論壇
http://www.arduino.cn/thread-1066-1-1.html

結合processing
http://coopermaa2nd.blogspot.tw/2011/03/processing-arduino.html

ladyada
http://www.ladyada.net/learn/arduino/index.html

icshop
http://www.icshop.com.tw/

##HIDEME##