解析光學(xué)防抖技術(shù) 算法及控制器性能突破為關(guān)鍵
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時(shí)間：2016-12-16
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光學(xué)防抖控制器設(shè)計(jì)
另一光學(xué)防抖系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)為控制器設(shè)計(jì)，微型相機(jī)模塊致動(dòng)器大多采用音圈馬達(dá)，但其具有磁滯效應(yīng)、磨擦和參數(shù)時(shí)變等非線性特性，因此在控制器設(shè)計(jì)上必須考慮到非線性特性與實(shí)現(xiàn)時(shí)的運(yùn)算負(fù)載。模糊邏輯控制器(Fuzzy Logic Controller)由于有運(yùn)算負(fù)載低、不需要精確的受控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型、架構(gòu)易實(shí)現(xiàn)并能有效的補(bǔ)償微型致動(dòng)器非線性等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)，工研院南分院所開(kāi)發(fā)的光學(xué)防抖系統(tǒng)，成功地利用模糊控制器驅(qū)動(dòng)音圈馬達(dá)，藉以補(bǔ)償經(jīng)由手抖動(dòng)信號(hào)估測(cè)器算法計(jì)算出來(lái)的位移補(bǔ)償信號(hào)，達(dá)到防手抖效果。光學(xué)防抖系統(tǒng)如圖4所示。
圖4 光學(xué)防抖系統(tǒng)方塊圖
防手抖效能驗(yàn)證
目前市面上的防手抖效能主要分為1～4級(jí)。一般而言，防手抖效能級(jí)數(shù)是以安全快門(mén)速度的倍率來(lái)估算，安全快門(mén)速度等于焦距長(zhǎng)度分之一秒的快門(mén)時(shí)間，舉例來(lái)說(shuō)，如果鏡頭的焦距是40毫米(mm)，那么安全快門(mén)的速度就是1/40秒，使用低于安全快門(mén)速度拍出清晰的影像，防手抖級(jí)數(shù)就是安全快門(mén)速度的倍率；如果以安全快門(mén)速度是1/40秒為例，防手抖效能四級(jí)即代表相機(jī)在(1/40)×2^4=1/2.5秒快門(mén)速度下仍然能拍下清晰的影像，而影像的清晰程度則可以藉由穩(wěn)定率(Stabilization Rate, SR)小于-15dB或ISO-12233，來(lái)鑒別影像銳利度(Image Sharpness)。
其中，穩(wěn)定率實(shí)驗(yàn)主要是光學(xué)防抖系統(tǒng)在振動(dòng)補(bǔ)償與無(wú)振動(dòng)補(bǔ)償情況下，由固定快門(mén)時(shí)間條件決定拍攝測(cè)試目標(biāo)，由拍攝照片上影像振動(dòng)像素(高度)的比值來(lái)評(píng)定防手抖效能，穩(wěn)定率圖示說(shuō)明請(qǐng)參考圖5所示。
圖5 防手抖穩(wěn)定率定義圖
OISOFF_S代表當(dāng)光學(xué)防抖系統(tǒng)關(guān)閉且使用相機(jī)時(shí)，手產(chǎn)生抖動(dòng)時(shí)所拍攝的影像像素(垂直高度)；OISON_S代表當(dāng)光學(xué)防抖系統(tǒng)開(kāi)啟，且手抖動(dòng)產(chǎn)生時(shí)所拍攝的影像像素(垂直高度)；OISOFF_NS代表當(dāng)光學(xué)防抖系統(tǒng)關(guān)閉，且無(wú)手抖動(dòng)產(chǎn)生時(shí)，即為OIS系統(tǒng)靜止時(shí)拍攝的影像像素(垂直高度)。工研院南分院開(kāi)發(fā)的適應(yīng)性光學(xué)防抖系統(tǒng)已可達(dá)市售四級(jí)防手抖效能。
隨著MEMS慣性傳感器與手機(jī)相機(jī)模塊新設(shè)計(jì)微型相機(jī)模塊的發(fā)展，智能手機(jī)的動(dòng)作感應(yīng)與防手抖技術(shù)已日益重要。目前市面上微型相機(jī)模塊多以音圈馬達(dá)為主要致動(dòng)器，隨著智能手機(jī)與慣性傳感器的技術(shù)發(fā)展，未來(lái)光學(xué)防抖技術(shù)將逐漸受到重視，將是市售高階智能手機(jī)的功能之一。
評(píng)論