四月 10, 2020

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什么手机的拍照性能更强大?要从镜头防抖模组说开去

以下内容来自ZOL,内容有删减

众所周知,我们使用手机拍照的过程中都会让手机产生位移,为了防止拍出的照片“糊”掉,影像系统中的防抖机制会在拍摄的过程中介入。目前手机中的防抖机制主要为光学防抖和(OIS)电子防抖(EIS)两大类。

光学防抖(OIS)

光学防抖的简写OIS为Optical image stabilization的缩写。这种防抖的实现原理是通过镜头的浮动实现纠正画面的效果,实现原理为利用手机内部的陀螺仪检测移动,通过处理器的识别及时补偿镜头移动,从而有效克服外力导致的拍摄画面模糊。

光学防抖原理

实际使用中,手机光学防抖在弱光环境、变焦和运动中拍摄的过程中有较好的防抖体验。但对于手机来说,单纯拥有光学防抖不完全能够拍出好照片,电子防抖在拍摄中的作用也很重要。

电子防抖(EIS)

电子防抖准确来说是一种软件性的防抖技术,主要是通过软件层面的设计实现对于拍摄过程中的补偿。当拍摄画面“糊”了后,电子防抖算法会对模糊部分进行补偿。

从光学防抖和电子防抖的实际工作原理来看,光学防抖起的作用会更大一些,另外从实际的拆机来看,手机的传感器集成度越来越高,光学防抖从镜头防抖+传感器防抖发展为一体式防抖,防抖机制直接融合为镜头+传感器一体式防抖,提升防抖性能的同时也降低了大批量生产的难度。而手机晃动产生的声音主要来自光学防抖。

目前市面上主流的 OIS 光学防抖方案有三种:分别是悬丝结构防抖、滚珠结构防抖和记忆金属式光学防抖。

悬丝结构防抖

悬丝结构防抖是手机中最广泛采用的光学防抖技术。具体原理是镜头组件通过4根等长的悬丝固定在用电磁场悬挂起来的平面稳定架上,从正面看上去传感器就像是被悬丝挂起来一样,悬丝通电后在磁场作用力下可以沿任意方向移动(移动方向、距离一般由手机芯片、陀螺仪等运算得出),悬丝结构的位移一般控制在正负100微米以内。

悬丝结构原理与单反相机光学防抖原理一致,但手机摄像头体积要比相机小很多,悬丝的长度短,悬丝结构很容易实现X轴、Y轴移动,但Z轴移动(镜头前后移动)时需要AF对焦马达作相应运动来进行补偿。整体灵活性不足,体积也难以被控制。另外,磁性配件也可能会对悬丝式防抖造成影响。

滚珠结构防抖

滚珠结构防抖可以说是针对悬丝防抖结构的不足而开发的,滚珠结构防抖去掉了悬丝结构,将其替换为X轴、Y轴上的两层滚珠滑轨结构,解决了传统悬丝结构防抖进行Z轴防抖是需要对焦马达参与的问题。滚珠结构防抖的工作原理是由滚珠带动整个镜头模组进行防抖,工作过程中Z轴方向与图像传感器的距离不变。


滚珠结构防抖示意图

相较于悬丝结构防抖,滚珠结构防抖的技术优势体现在:可以做出更大幅度的补偿角度;位移控制更精准、灵敏度更高、稳定性更强;功耗更低;可靠性更强:滑轨结构可控性强、磨损小、元件强度更大、故障率更低;同时摄像头的厚度更容易控制。目前中高端手机多采用这种防抖结构。

记忆金属式光学防抖


记忆金属式光学防抖结构图

记忆金属式光学防抖,顾名思义,这是通通过调节记忆金属的温度来控制镜头移动的光学防抖方式。这项技术首发搭载于P30 Pro,P30 Pro超大主摄传感器如果用传统光学防抖技术,那么传感器的体积无法得到控制,传感器对于光学防抖的反馈的灵敏度也会降低,同时记忆金属式防抖防抖带来的另一好处是传感器整体重量得到有效控制。

传统悬丝防抖运动(图左、图中)和记忆金属式防抖运动(图右)

记忆金属式光学防抖的防抖过程中转动整个镜头模组而不是仅转动镜头,当整个模组在防抖运动时,镜头和感光芯片的位置保持相对一致的位置,这样带来的优势是在防抖过程中画质没有太多变化,且图片边缘画质没有明显降低。


传统悬丝防抖(图左)和记忆金属防抖(图右)体积对比

记忆金属式防抖能够快速实现精准防抖的原因在于记忆金属形变力量是超越普通悬丝式防抖百倍甚至千倍的存在。值得注意的是,记忆金属式防抖的驱动马达为直径极小的金属丝,在手机传感器越来越大的今天,记忆金属式防抖越来越适应智能手机的发展潮流。

以上三种主流光学防抖在设计之初就会预留移动的空间,光学防抖在不通电的情况下晃动会发出声音,而在开启后置影像系统后,因为光学防抖机制工作的原因,就没有这种声音了

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