OIS助力雙攝像頭

洪航慶 陳泰

這兩年，雙攝像頭技術發展非常快。實際上，市場上最早推出的雙攝頭是HTC的雙攝模組，但是當年并沒有形成特別好的市場反響。雖然現在有幾家手機廠商推出了雙攝，但是目前最頭疼的問題是成品率，這直接關系到產品的成本和用戶體驗。

從專業角度來講，在制造過程中，如何保障兩個圖像傳感器的復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重要。

兩大挑戰

從產品角度來看，雙攝像頭的解決方案技術難度非常高。

目前，兩個鏡頭的軸向安裝角度誤差必須控制在0.3度以內，距離精度控制在0.05毫米以內，這個非常有難度，即使現在的最先進的AA制程技術（Active Alignment，即主動對準）也很難完全解決這個問題。

更重要的問題在于，雙攝頭量產主要面臨兩個挑戰。首先是磁干擾問題，傳統方式的攝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。

目前只有移軸式的光學防抖系統是比較好的解決方案。主要因為其磁性部件固定在外圍，移動部件只有鏡頭、鏡頭座及線圈，把其他磁場對中心移動部件的磁性干擾降到最低。

第二個問題是角度誤差問題。移軸式的光學防抖技術采用的是獨特的可傾斜方案。能夠控制線性運動方向，即X方向、Y方向、還有Z方向（就是自動對焦）。另外還能夠控制兩個角度方向，即起伏角和偏擺角，可以高頻實時抑制來自于陀螺儀檢測出的五個自由度方向的抖動。

從實際情況來看，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，任何一個環節的誤差，都會導致最終的角度誤差。如圖1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量。然而采用移軸式光學防抖馬達，可以通過角度補償，大大提高生產的精度及良品率。最終鏡頭的角度誤差可以控制在0.01度以內，這個精度遠高于普通AF馬達的光軸偏移量。

精度與良率“雙豐收”

作為業內標桿，蘋果也在準備雙攝頭手機，雙攝頭肯定會成為一個手機技術發展的趨勢和賣點。

在實際應用當中，移軸式光學防抖模組還可以利用其微機電結構實現特有的景深模式、廣角模式等功能，其算法也可以燒錄在整個模組的驅動芯片里，從而提供一整套的解決方案。

移軸式光學防抖馬達結構是磁性部件在四個邊角，跟外殼粘接在一起。通過實驗驗證，可將兩個模組放置0.05毫米的距離，自動對焦及光學防抖功能仍可以正常工作，絲毫不受影響，這是普通攝像頭模組無法達到的。

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

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

同時，移軸式光學防抖馬達可以實現三維空間對焦。在這種場景下，傳統的鏡頭對焦近點，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的，而且不是通過軟件。如果一秒拍30幀，愛佩儀的方案可以保證30幀畫面都是清楚的。這是移軸式馬達獨有的技術，基于這個可以做很多的應用。

移軸式馬達獨有的快速對焦算法，可以在六毫秒內把鏡頭穩定移動30微米的距離。每個模組的驅動IC都封裝了相應的驅動算法，這樣手機廠商只需給一個簡單的指令，就可以實現快速對焦功能。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。

2014年下半年，PDAF技術給市場注入新的活力。但從2015年用戶的使用來看，用PDAF拍照的最大問題是在低照度或夜間，它的自動對焦容易失效。但借助光學防抖可以有效地提升PDAF對焦的成功率，使低照度或夜間拍照達到極致效果。

移軸式光學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高雙攝模組的裝配精度，提高良品率及圖像合成的精度。最終給用戶帶來高品質的圖像質量及用戶體驗。