廖新明 王永亮
日本电产三协电子（东莞）有限公司 广东 东莞 523325
摘要：数字技术的迅速发展，让人们完全进入了一个全新的数字影像时代，人们手中相机也随着科技的进步发生了翻天覆地的变化，从简单的黑白相机到彩色相机，从彩色相机到我们所熟悉数码相机，目前更是发展到手机相机。毎一代相机的更新换代，都映照出人们对美好拍照技术渴望，同时也见证着拍照技术的不断创新。通过多年技术积累，手机相机已经具有了相当丰富和强大的性能，而除了基本性能外，人们对于手机相机最新的关注点在于防抖技术，在手机相机防抖领域应用较为突出的技术就是OIS光学防抖技术。
关键词：手机相机；拍照技术；光学防抖；防抖马达
The application and future development direction of "TiltAC" optical stabilization technology
Liao Xinming Wang yongliang
(Nidec Sankyo Electronics (Dongguan) Co., Ltd. Dongguan 523325, China)
Abstract: With the rapid development of digital technology, people have completely entered a new era of digital image. With the progress of science and technology, the cameras in people's hands have undergone earth shaking changes, from simple black-and-white cameras to color cameras, from color cameras to digital cameras we are familiar with, and now mobile phones. The updating of each generation of cameras reflects people's desire for beautiful photography technology, and also witnesses the continuous innovation of photography technology. Through years of technology accumulation, mobile phone camera has already had quite rich and powerful performance. In addition to the basic performance, people pay more attention to the anti shake technology of mobile phone camera, and OIS optical anti shake technology is the most prominent technology applied in the field of mobile phone camera anti shake.
Key words: Mobile phone camera; photography technology; optical anti shake; anti shake motor
引言
随着人们对手机拍照的技术要求越来越高，为了提高相机的拍照能力，是目前各相关企业厂家一直在致力研发的课题。行进、运动中拍摄，或是处于颠簸环境下拍摄时，都存在自然手抖，通常其幅度会在0.5度以内，本公司在OIS光学防抖[1]领域研发出一款名为TiltAC(Tilt Actuator Control:倾斜驱动控制[2]系统)的装置，可更好地提高相机的防抖功能，使所拍摄的事物得到更完美的体现，故在此，本论文从“TiltAC”光学防抖马达出发，探究OIS光学防抖技术的创新成果，为逐步实现“完美拍摄”打下基础。
1 OIS光学防抖概念
如果说EIS[3]电子防抖效果考验的是来自照片后期处理的“软实力”，那么OIS光学防抖则是纯粹以物理方式进行的照片“硬处理”。OIS，它的全称是Optical Image Stabilization,从字面理解就是稳定的光学图像。通过调整镜头的浮动透镜来矫正“光轴偏移”，其原理是通过镜头内的陀螺仪侦测到微小的位置移动变化，然后将信号传至微处理器，处理器立即计算出所需要补偿的位移量，然后通过补偿镜片组，根据镜头的抖动方向及位移量加以补偿，从而有效地克服因相机的振动而产生的影像模糊[4]。简单工作原理如图1所示
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2. “TiltAC”光学防抖马达
“TiltAC”光学防抖马达可实现±6度抖动幅度的补偿，马达主要搭载在相机中，消除画质劣质问题，实现防抖功能，在冲击或振动环境[5]中，使搭载该马达的设备回归静止状态，在搭载有该设备的可动构造中安装陀螺仪传感器，确保设备始终处于零输出的状态。也就是说，通过对促动器的精准控制使可动构造不出现倾斜位移（角速度），以确保马达处于初始状态。“TiltAC”系统的构造如下图2所示。
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“TiltAC”光学防抖马达相较于普通防抖马达，其最亮点在于前所未有的大角度补偿机制，在抖动环境特别恶劣的情况下，其优点尤为突出。采用了“TiltAC”技术的大角度抖动补偿[6]机械结构如图3所示。
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3. “TiltAC”光学防抖未来发展方向
“TiltAC”光学防抖技术以摄像机成品的形式投放于市场，已验证了其大角度抖动补偿的效果。运动相机除了可以安装在自行车、无人机上以外，还可以安装在机器人或车辆等载体中，使用范围十分广泛。并且今后，还考虑拓展与IOT及可穿戴用途相符的产品阵容。另外，现正在商品化得摄像机中采用的是以俯仰角（水平方向旋转）与偏航角（垂直方向旋转）2轴抖动补偿的OIS技术[7]；下一步将着力于滚转角（光轴方向旋转）补偿的3轴抖动补偿的TiltAC技术研发应用，与此同时，通过TiltAC技术与目前正在力图提高的坚固性所产生的乘法效应提高大角度抖动补偿的认知。TiltAC防抖系统中不仅可以搭载摄像模组[8]，如果搭载激光模组或微波发生模组，则可以实现能将放射出的激光光束或微波波束以最弱的抖动幅度精准地瞄准向较远的距离并发射的装置。TiltAC的应用领域不受任何局限，并将越来越广泛。
“TiltAC”光学防抖技术场景应用拓展例子：
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3. 行车记录仪的图片或录像可作为交通事故中的有力证据。特别是在晚上或在微弱光线的环境下，光学防抖功能能提供一张清晰的图片和稳定的录像。
4 结束语
通过对OIS光学防抖技术的探讨研究，以“TiltAC”光学防抖马达研发制造为载体，实现±6度抖动幅度的光轴补偿，解决了拍摄中常见的因自然手抖引起的影像模糊问题，也因“TiltAC”的防抖功能使相机拍照时延长了快门的曝光时间，从而提升了相机在弱光环境下的拍摄效果，为以后更专业的防抖相机开发作出铺垫。
参考文献
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[2]闫智军. 倾斜反射镜的驱动设计与控制研究[D].电子科技大学,2012.
[3]赵春艳,高媛.解读EIS[J].现代情报,2002(12):153-154.
[4]冯国政. 基于区间建模的遥感影像模糊分类与应用[D].烟台大学,2020.
[5]徐荣泽,达选祥,刘烨磊.一种基于混合振动谱线等效转化的有限元分析方法[J].光电技术应用,2020,35(04):36-40.
[6]吴艳青.抖动补偿技术在水下摄像系统中的应用[J].自动化仪表,2013,34(12):17-20.
[7]韩新峰. 微型双摄像头模组的建模与防抖控制[D].国防科技大学,2017.
[8]刘祚时,韩鑫,陈三风,胡涛.一种摄像模组位姿精确测量的方法[J].现代电子技术,2020,43(07):57-61.
作者简介：
廖新明，男，1972年生，大专，机械工程师，主要研究方向：IE及自动化项目的研发及应用。
王永亮，男，1985年生，大专，机械工程师，主要研究方向：IE及自动化项目的研发及应用。