OIS助力双摄像头

洪航庆 陈泰

这两年，双摄像头技术发展非常快。实际上，市场上最早推出的双摄头是HTC的双摄模组，但是当年并没有形成特别好的市场反响。虽然现在有几家手机厂商推出了双摄，但是目前最头疼的问题是成品率，这直接关系到产品的成本和用户体验。

从专业角度来讲，在制造过程中，如何保障两个图像传感器的复合平面度误差小于一定范围，两个镜头的光轴趋于平行，这对成品率来讲至关重要。

两大挑战

从产品角度来看，双摄像头的解决方案技术难度非常高。

目前，两个镜头的轴向安装角度误差必须控制在0.3度以内，距离精度控制在0.05毫米以内，这个非常有难度，即使现在的最先进的AA制程技术（Active Alignment，即主动对准）也很难完全解决这个问题。

更重要的问题在于，双摄头量产主要面临两个挑战。首先是磁干扰问题，传统方式的摄头模组抗磁干扰能力非常弱。两个摄像头模组必须保持一定距离，才能正常工作。

目前只有移轴式的光学防抖系统是比较好的解决方案。主要因为其磁性部件固定在外围，移动部件只有镜头、镜头座及线圈，把其他磁场对中心移动部件的磁性干扰降到最低。

第二个问题是角度误差问题。移轴式的光学防抖技术采用的是独特的可倾斜方案。能够控制线性运动方向，即X方向、Y方向、还有Z方向（就是自动对焦）。另外还能够控制两个角度方向，即起伏角和偏摆角，可以高频实时抑制来自于陀螺仪检测出的五个自由度方向的抖动。

从实际情况来看，双摄模组加工良率低的主要原因是两个镜头的光轴角度误差。在装配过程中，任何一个环节的误差，都会导致最终的角度误差。如图1所示，每一个模组的角度误差都是随机的，最终影响算法精度及合成图像的质量。然而采用移轴式光学防抖马达，可以通过角度补偿，大大提高生产的精度及良品率。最终镜头的角度误差可以控制在0.01度以内，这个精度远高于普通AF马达的光轴偏移量。

精度与良率“双丰收”

作为业内标杆，苹果也在准备双摄头手机，双摄头肯定会成为一个手机技术发展的趋势和卖点。

在实际应用当中，移轴式光学防抖模组还可以利用其微机电结构实现特有的景深模式、广角模式等功能，其算法也可以烧录在整个模组的驱动芯片里，从而提供一整套的解决方案。

移轴式光学防抖马达结构是磁性部件在四个边角，跟外壳粘接在一起。通过实验验证，可将两个模组放置0.05毫米的距离，自动对焦及光学防抖功能仍可以正常工作，丝毫不受影响，这是普通摄像头模组无法达到的。

从目前来讲，移轴式可以实现全球最小的光学防抖马达系统。1600万像素的马达的外围尺寸是长度9.5毫米，宽度9.5毫米，厚度仅3.9毫米，这同时包括了防抖和自动对焦功能，比传统模组厚度低30%。针对500万像素的分辨率，移轴式光学防抖马达的外围尺寸是长7.5毫米，宽7.5毫米，高3.3毫米。这是目前世界上尺寸最小的光学防抖马达。

基于移轴式光学防抖马达还可以实现特有的广角功能。通过倾斜镜头能够调整双摄的视角，从而拼接出更大的具有广角效果的相片。

同时，移轴式光学防抖马达可以实现三维空间对焦。在这种场景下，传统的镜头对焦近点，远点就模糊，对焦远点，近点就模糊。而基于移轴式马达，可以做到近点和远点同时都清楚。这种三维对焦功能是在同一套模组里实现的，而且不是通过软件。如果一秒拍30帧，爱佩仪的方案可以保证30帧画面都是清楚的。这是移轴式马达独有的技术，基于这个可以做很多的应用。

移轴式马达独有的快速对焦算法，可以在六毫秒内把镜头稳定移动30微米的距离。每个模组的驱动IC都封装了相应的驱动算法，这样手机厂商只需给一个简单的指令，就可以实现快速对焦功能。比普通的对焦马达使用起来方便很多并且对焦速度快很多。

2014年下半年，PDAF技术给市场注入新的活力。但从2015年用户的使用来看，用PDAF拍照的最大问题是在低照度或夜间，它的自动对焦容易失效。但借助光学防抖可以有效地提升PDAF对焦的成功率，使低照度或夜间拍照达到极致效果。

移轴式光学防抖马达的抗磁干扰特性及多维度空间补偿特性可以大大提高双摄模组的装配精度，提高良品率及图像合成的精度。最终给用户带来高品质的图像质量及用户体验。