创作

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦, 立即完善>

3天内不再提示

光学防抖技术解析

社区化 来源:网络整理 2018-02-10 03:51 次阅读

研究机构开发出具有最佳补偿效果的手抖动信号估测算法,以及运算负载低且易实作的模糊逻辑(Fuzzy Logic)控制器,可大幅提高手机镜头模块稳定度,并改善音圈马达的磁滞效应,将有助光学防抖技术扩大渗透手机市场。

光学防抖分两种技术

图1为具光学防抖功能之微型相机模块。防手抖系统最具代表的技术为电子防手抖(Electronic Image Stabilizer, EIS)与光学防抖技术。其中,电子防手抖技术利用图像处理的方式来防止影像模糊,电子防手抖效果取决于算法的设计与效率,系统不须增加额外的硬件,适合微型化设计,但通常必须牺牲影像的分辨率(或影像大小),此为其主要缺点。

图1影像传感器与光学防抖模块

光学防抖技术又区分为传感器防手抖(Sensor-shift Optical Image Stabilization)与镜头防手抖(Lens-shift Optical Image Stabilization)两种(图2),光学防抖系统利用光学镜组(Lens)或影像传感器(Image Sensor)的移动来补偿使用者的手抖动,故不会牺牲影像的分辨率,大幅提升产品附加价值。

解析光学防抖技术 算法及控制器性能突破为关键

图2光学式防手抖系统示意图;(A)影像传感器移动之光学防抖系统;(B)镜头移动之光学防抖系统。

手抖动信号估测技术

光学防抖技术需要额外致动器设计,因此主要关键技术包括控制器设计与用户手部振动信号估测器设计。手抖动信号估测器算法,是利用智能手机搭载的MEMS惯性传感器感测使用者拍摄时手部产生的晃动信号,经由闭回路控制系统驱动微型相机模块内部精密音圈马达驱动,以补偿使用者手部产生的晃动,避免拍摄影像产生模糊。手抖动信号估测器包括惯性传感器(多轴陀螺仪及加速度计)与惯性传感信号处理算法设计。工研院南分院已投入惯性信号估测技术开发多年,并成功运用于行人/行车惯性导航、光学防抖系统中,有相当丰硕的成果。

手抖动信号估测器利用陀螺仪组件感测到手抖动信号后,经由数字信号处理及积分运算后可得到颤抖角度信号,经实验量测分析后,一般手部振动频率特性主要频带在2~12Hz之间,故信号处理算法亦针对该频带信号特性做滤波器设计,开发的算法系将惯性信号处理使用一阶低通滤波器与高通滤波器滤除高频噪声信号及低频的主动式信号(用户操作相机所产生的信号)。

低通与高通滤波器除可针对特定带宽的手抖信号做补偿外,并可避免滤波器对信号所造成的相位延迟,让信号处理算法与控制系统整合获得最佳补偿效果,使得防抖模块能达到预期效能。算法因考虑滤波器造成手抖动信号相位的变化,故以此所开发的适应性手抖动估测器,在宽带域范围可以获得精准的手抖动估测信号。图6为手抖动信号估测器方块图。

解析光学防抖技术 算法及控制器性能突破为关键

图3手抖动信号估测器方块图

光学防抖控制器设计

另一光学防抖系统关键技术为控制器设计,微型相机模块致动器大多采用音圈马达,但其具有磁滞效应、磨擦和参数时变等非线性特性,因此在控制器设计上必须考虑到非线性特性与实现时的运算负载。模糊逻辑控制器(Fuzzy Logic Controller)由于有运算负载低、不需要精确的受控系统数学模型、架构易实现并能有效的补偿微型致动器非线性等优点,近年来,工研院南分院所开发的光学防抖系统,成功地利用模糊控制器驱动音圈马达,藉以补偿经由手抖动信号估测器算法计算出来的位移补偿信号,达到防手抖效果。光学防抖系统如图4所示。

解析光学防抖技术 算法及控制器性能突破为关键

图4光学防抖系统方块图

防手抖效能验证

目前市面上的防手抖效能主要分为1~4级。一般而言,防手抖效能级数是以安全快门速度的倍率来估算,安全快门速度等于焦距长度分之一秒的快门时间,举例来说,如果镜头的焦距是40毫米(mm),那么安全快门的速度就是1/40秒,使用低于安全快门速度拍出清晰的影像,防手抖级数就是安全快门速度的倍率;如果以安全快门速度是1/40秒为例,防手抖效能四级即代表相机在(1/40)×2^4=1/2.5秒快门速度下仍然能拍下清晰的影像,而影像的清晰程度则可以藉由稳定率(Stabilization Rate, SR)小于-15dB或ISO-12233,来鉴别影像锐利度(Image Sharpness)。

其中,稳定率实验主要是光学防抖系统在振动补偿与无振动补偿情况下,由固定快门时间条件决定拍摄测试目标,由拍摄照片上影像振动像素(高度)的比值来评定防手抖效能,稳定率图示说明请参考图5所示。

解析光学防抖技术 算法及控制器性能突破为关键

图5防手抖稳定率定义图

OISOFF_S代表当光学防抖系统关闭且使用相机时,手产生抖动时所拍摄的影像像素(垂直高度);OISON_S代表当光学防抖系统开启,且手抖动产生时所拍摄的影像像素(垂直高度);OISOFF_NS代表当光学防抖系统关闭,且无手抖动产生时,即为OIS系统静止时拍摄的影像像素(垂直高度)。工研院南分院开发的适应性光学防抖系统已可达市售四级防手抖效能。

  • 光学
    +关注

    关注

    3

    文章

    446

    浏览量

    33165
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    Metalenz和意法半导体的光学超表面技术正式商用

    如果要问,近几年的手机有哪些设计是你最忍不了的?不是没有耳机孔、不是没有可拆卸电池、不是没有得插SD....
    的头像 意法半导体中国 发表于 06-23 09:48 300次 阅读

    通过光刻和蚀刻工艺顺序提高整个晶圆的关键尺寸均匀性(3)

    通过调节稳态PEB温度分布实现DI CD的可控性 我们提出的CDU控制方法的一个基本假设是,通过多层....
    的头像 华林科纳半导体设备制造 发表于 06-22 17:07 202次 阅读
    通过光刻和蚀刻工艺顺序提高整个晶圆的关键尺寸均匀性(3)

    通过光刻和蚀刻工艺顺序提高整个晶圆的关键尺寸均匀性(2)

    多区域PEB烘烤盘 pEB步骤在控制栅极CD方面变得非常关键,因为热剂量扩散酸并催化曝光后化学放大的....
    的头像 华林科纳半导体设备制造 发表于 06-22 16:24 204次 阅读
    通过光刻和蚀刻工艺顺序提高整个晶圆的关键尺寸均匀性(2)

    双灯设计有所谓的冷备份与热备份的差别

    热备份可以同时点亮双灯,没有机械运动,双灯置于相对的两侧,采用分光棱镜反射合成一个灯光,可以只点单灯....
    的头像 讯维官方公众号 发表于 06-20 14:10 168次 阅读

    利用静态超表面实现可调结构光与平面光子学的关联

    在传统光学透镜中,由于角度依赖导致成像会出现色差,这是由于这些角度带来的误差无法被精确的控制,因此成....
    的头像 中科院半导体所 发表于 06-07 11:14 210次 阅读

    退火对In(OH)xSy光电性能的影响

    羟基硫化铟具有资源丰富、价格低廉、无毒、耐辐射、耐高温、化学稳定性好等特点,是一种非常重要的光电、光....
    的头像 华林科纳半导体设备制造 发表于 05-24 17:04 454次 阅读
    退火对In(OH)xSy光电性能的影响

    无膜光学麦克风技术的详细介绍

    运用光学手段测量声音,一种常见的思路是通过光波来检测声波诱导的悬臂或反射膜的机械运动。然而,基于移动....
    发表于 05-20 10:35 185次 阅读

    “几片玻璃”就能随意控制光的方向?新技术加速固态激光雷达落地

    电子发烧友网报道(文/梁浩斌)去年开始,激光雷达开始大规模登上智能汽车,但也可以发现,市面上的激光雷....
    的头像 Hobby观察 发表于 05-16 07:34 2498次 阅读
    “几片玻璃”就能随意控制光的方向?新技术加速固态激光雷达落地

    使用KOH各向异性蚀刻Si的光学器件的单掩模微制造(下)

    接上回的实验演示   实验演示  非球面的制造包括以下步骤: 1.光刻掩模的设计和图案到沉积在硅晶片....
    发表于 05-11 14:49 351次 阅读
    使用KOH各向异性蚀刻Si的光学器件的单掩模微制造(下)

    使用KOH各向异性蚀刻Si的光学器件的单掩模微制造(上)

    ​引言 我们报道了利用KOH水溶液中硅的各向异性腐蚀,用单掩模工艺进行连续非球面光学表面的微加工。使....
    发表于 05-11 14:31 273次 阅读
    使用KOH各向异性蚀刻Si的光学器件的单掩模微制造(上)

    艾迈斯欧司朗与Prosperity Group(佑昌集团)达成协议,出售其动态照明业务Traxon Technologies

    中国 上海,2022年5月10日——全球领先的光学解决方案供应商艾迈斯欧司朗(瑞士证券交易所股票代码....
    的头像 21克888 发表于 05-11 11:23 897次 阅读
    艾迈斯欧司朗与Prosperity Group(佑昌集团)达成协议,出售其动态照明业务Traxon Technologies

    多孔GaN的结构和光学特性

    摘要 本文报道了铂辅助化学化学蚀刻制备的多孔氮化镓的结构和光学性能。扫描电镜图像显示,孔隙的密度随着....
    发表于 04-27 16:55 629次 阅读
    多孔GaN的结构和光学特性

    关于各种光学仪器成像原理内容

    实物、实像的意义在于有光线实际发自或通过该点,而虚物、虚像仅仅是由光的直线传播性质给人眼造成的一种错....
    的头像 新机器视觉 发表于 04-27 14:37 455次 阅读

    激光雷达中的激光发射与接收光学原理

    激光雷达的工作原理与雷达非常相近,以激光作为信号源,由激光器发射出的脉冲激光,打到地面的树木、道路、....
    的头像 秦岭农民 发表于 04-21 14:24 3789次 阅读

    SPEOS光学仿真软件的典型应用

    SPEOS是ANSYS公司功能强大的光学仿真软件,用于光学设计、环境与视觉模拟、成像仿真等,强大的解....
    的头像 经纬恒润 发表于 04-21 09:39 530次 阅读

    光学超分辨技术综述

    为达到以上要求,人们应用了光学、微电子、计算机、机械制造、信号处理等各个学科的最新成果,来制造先进的....
    的头像 新机器视觉 发表于 04-13 14:30 731次 阅读

    艾迈斯欧司朗提出向光学解决方案领导者迈进的发展战略

    艾迈斯欧司朗开展线上资本市场日活动,提出了向光学解决方案领导者迈进的发展战略,主张大力推动价值创造,....
    的头像 艾迈斯欧司朗 发表于 04-13 08:39 554次 阅读

    光学编码器位置反馈系统优化设计

    本文介绍工业自动化领域的设计人员在设计用于电机控制的位置检测接口时面临的常见问题,即:能在速度更快、....
    的头像 Excelpoint世健 发表于 04-09 11:25 919次 阅读

    光学编码器位置反馈系统优化设计方案

    本文介绍工业自动化领域的设计人员在设计用于电机控制的位置检测接口时面临的常见问题,即:能在速度更快、....
    的头像 亚德诺半导体 发表于 04-01 13:43 596次 阅读

    超强低温光学技术点亮磁性二维材料研究!

    该研究中涉及到了多种原位低温光谱的测量。为这些低温光学测量提供高稳定性低温及磁场环境的正是目前光学低....
    的头像 知社学术圈 发表于 04-01 11:25 495次 阅读

    新思科技宣布新增CODE V和LightTools之间的互操作性功能

    新思科技(Synopsys)近日宣布新增CODE V和LightTools之间的互操作性功能,以协助....
    的头像 新思科技 发表于 03-26 08:29 7617次 阅读

    并行光学收发光模块实现高速信号传输

    平行光学又叫并行光学,是英文“Parallel”的翻译。随着全球数据量的增长,并行光学技术是当前数据....
    的头像 光器件/光通信 发表于 03-23 13:40 638次 阅读
    并行光学收发光模块实现高速信号传输

    海谱纳米光学完成A轮融资 领跑全球高光谱成像行业

    近日,全球领先的高光谱成像企业深圳市海谱纳米光学科技有限公司(以下简称“海谱”)完成数千万元A轮融资....
    的头像 科技新思路 发表于 03-16 10:38 748次 阅读
    海谱纳米光学完成A轮融资 领跑全球高光谱成像行业

    相机镜头光学中疑难问题分析

    追求成像的锐利应该是所有镜头的追求。镜头的光圈值一般从F1.2 - F32不等,例如F1.8 - F....
    的头像 新机器视觉 发表于 03-15 11:28 833次 阅读

    关于光学发射光谱的应用研究报告

    摘要 光学发射光谱(OES)已被证明是一种有价值的工具在开发和生产最先进的半导体器件。应用于等离子体....
    发表于 03-11 16:27 93次 阅读
    关于光学发射光谱的应用研究报告

    高折射率UV胶水在光学行业中的应用

    在光学行业中,UV胶水的应用十分广泛,包括粘接、密封、临时保护、定位等制作工艺都需要用到UV胶水,而....
    发表于 03-07 13:02 361次 阅读

    具有FIFO的AFE4900

    适用于可穿戴光学、电生物传感且具有FIFO 的AFE4900 超低功耗、集成 式AFE
    发表于 03-02 13:47 119次 阅读

    努比亚Z40 Pro搭载全新一代骁龙8移动平台

    人文影像新旗舰努比亚Z40 Pro正式发布。作为努比亚2022年度旗舰手机,Z40 Pro搭载了全新....
    的头像 Qualcomm中国 发表于 03-02 10:08 1408次 阅读

    采用Belago 1.1红外点阵投射器的3D传感解决方案

    全球光学解决方案领导者艾迈斯欧司朗(瑞士证券交易所股票代码:AMS)宣布与全球嵌入式人工智能和计算机....
    的头像 艾迈斯欧司朗 发表于 02-26 14:16 831次 阅读

    光学计量(上下)

    《计量培训教材;光学计量(上下)》介绍了光学参数计量检定相关的基础理论知识;有关光学量的检定、校准参....
    发表于 02-19 09:30 166次 阅读

    局部湿蚀刻法制备硅玻璃凹微透镜阵列

    微透镜阵列是重要的光学器件,因为它们在光学系统、微制造和生物化学系统中有着广泛的应用。本文介绍了一种....
    的头像 华林科纳半导体设备制造 发表于 02-18 15:28 715次 阅读
    局部湿蚀刻法制备硅玻璃凹微透镜阵列

    XD500系列压电偏摆台的特点及应用

    在各种光学应用中,随着通光口径的不断增大和分辨率的不断提高,或应用环境的变化,各类微振动都会对光学系....
    的头像 杨明远 发表于 02-16 15:16 885次 阅读
    XD500系列压电偏摆台的特点及应用

    极豪科技赢得OPPO关联投资机构认可

    电子发烧友网报道(文/吴子鹏)近日,企查查信息显示,北京极豪科技有限公司 (以下简称:极豪科技)发生....
    的头像 电子发烧友网 发表于 02-15 17:11 915次 阅读

    艾迈斯欧司朗提供丰富的红外LED产品组合

    安防正走向千行百业。在这一进程中,不同行业应用对安防提出了更高要求,由“看得见”转向“看得清”、“看....
    的头像 艾迈斯欧司朗 发表于 02-15 14:40 638次 阅读

    传音旗下品牌TECNO发布全球首款伸缩微距镜头概念机

    传音旗下品牌TECNO 于近日发布全球首款伸缩微距镜头概念机,延续品牌的影像技术创新故事。
    的头像 传音控股 发表于 01-25 18:56 868次 阅读

    晶体硅衬底的表面织构和光学特性的说明

    引言 本文介绍了表面纹理对硅晶圆光学和光捕获特性影响。表面纹理由氢氧化钾(KOH)和异丙醇(IPA)....
    发表于 01-11 14:41 237次 阅读
    晶体硅衬底的表面织构和光学特性的说明

    探讨HUD技术的趋势与挑战

    2021ATC汽车技术年会在上海成功举办,华阳多媒体光学设计部经理王波受邀参加年会并在相关论坛发表了....
    的头像 ADAYO华阳集团 发表于 01-06 09:34 934次 阅读

    服装材料纤维、造纸、动物细毛种类检测及其损伤分析

    对纱线、机织或针织面料及服装上不同类别的动物细毛进行鉴定及定量。通过鉴定不同类别动物细毛(包括羊绒,....
    发表于 12-20 16:51 108次 阅读
    服装材料纤维、造纸、动物细毛种类检测及其损伤分析

    金属断口失效分析

    断口分析包括宏观分析和微观分析两种方式。宏观分析只需要借助放大镜和低倍显微镜,在低的倍数下就能够对断....
    发表于 12-17 11:48 219次 阅读

    紫外线杀菌炉是什么 它在食品干果类上面应用优势是什么

    紫外线消毒技术的优势: 紫外C消毒技术对细菌病毒以及其它致病体的消毒效果已得到全世界公认,它具....
    发表于 12-06 16:22 322次 阅读

    在线粗糙度仪QISAB CWS 640介绍

    QISAB CWS在线粗糙度仪能够在纳米范围内快速在线测量物体表面粗糙度、光泽度、结构特征和不对称性....
    发表于 11-30 09:39 974次 阅读

    LED切片分析(金相显微镜)失效分析

    案例分析:    (扫描电镜SEM)   LED引线裂开(扫描电镜SEM)   样品制备 样品制备多....
    发表于 11-25 17:27 344次 阅读
    LED切片分析(金相显微镜)失效分析

    机器视觉表面缺陷检测机的检测范围及检测瑕疵类型

    无锡东富达科技有限公司生产的表面缺陷检查机可针对金属、玻璃、薄膜、无纺布、锂电、纸张、铝塑板等卷板带....
    发表于 11-22 16:37 1156次 阅读
    机器视觉表面缺陷检测机的检测范围及检测瑕疵类型

    LED材料鉴定法的优点

    现在LED灯珠市场价格五花八门,质量参差不齐,很多原因就是在中国市场,厂家的专利意识不强、创新性不足....
    发表于 11-21 11:38 273次 阅读

    LED灯珠材料和工艺规格书

    为了确保每批出货产品都能品质如一,LED照明厂会要求灯珠来料稳定。但实际上LED封装厂却往往无法满足....
    发表于 11-19 15:25 412次 阅读

    光源近场光学分布测试浅述

    LED光学设计是照明产品非常重要的一个环节,在光源近场测角光度仪问世之前,对于一次光源的模型只能靠光....
    发表于 11-12 15:00 662次 阅读
    光源近场光学分布测试浅述

    VirtualLab:用自定义参数运行的容差分析

    为了对所设计系统的光学性能进行完全的研究,有必要考虑到可能影响系统各种参数的制造误差。为此,VirtualLab Fusion提供了一...
    发表于 10-22 09:16 7724次 阅读
    VirtualLab:用自定义参数运行的容差分析

    光学知识之光阑渐晕、光阑像差与光线对准

    来源 | 小小光081. 光阑与光瞳 任何实际光学系统中都有一个孔径光阑,简称光阑(Stop),它限....
    的头像 新机器视觉 发表于 10-13 09:27 2303次 阅读
    光学知识之光阑渐晕、光阑像差与光线对准

    低收缩率、耐老化、低CTE的光学UV胶水

    需求不断扩大的同时,光学UV胶水生产厂家所面对的问题和挑战就越多。去年开始,就有客户陆陆续续向AVE....
    发表于 10-12 08:55 895次 阅读

    农业综合气象站建设解决方案介绍

    农业综合气象站建设解决方案介绍【FT-CQX7】 气象站再建设安装前需要检查监测设备的包装是否完好,....
    发表于 09-29 16:15 329次 阅读

    湿地公园气象站规格

    湿地公园气象站FT-CQX7自然气象灾害的种类有很多,对农业种植工作来说,不同的灾害需要采取不同的预....
    发表于 09-23 15:21 98次 阅读

    求一款大尺寸LCD光学量测系统的应用方案

    求一款大尺寸LCD光学量测系统的应用方案
    发表于 06-01 07:14 735次 阅读

    光学仪器在生活中的趋势

    当今,光学仪器新能源的发展具有两大驱动动力。 第一,光学仪器人类的发展以及可持续性必须有能源,并且必须是新能源、清洁能源...
    发表于 04-28 17:25 1444次 阅读

    简略分析空间光调制器受限制的因素

    目前基于线性阵列的光谱分析仪空间光调制器主要受到两个因素的限制。 首先,探测器的波长选择受到像素孔径的限制。探测器的尺寸...
    发表于 04-20 17:46 1497次 阅读

    全面分析空间光调制器的多种作用

    空间光调制器含有许多独立单元,它们在空间上排列成一维或二维阵列。 每个单元都可以独立地接受光学信号或电学信号的控制,利用...
    发表于 04-14 17:45 2128次 阅读

    分析液晶光阀投影仪的原理及应用场合

    液晶光阀投影机采用CRT管和液晶光阀作为成像器件,是CRT投影机与液晶与光阀相结合的产物。 为了解决图像分辨率与亮度间的...
    发表于 04-13 17:46 1946次 阅读

    [VritualLab]什么是超短脉冲的时空特性?

    【高速几何光学与物理光学仿真软件】【答疑】什么是超短脉冲的时空特性? ...
    发表于 03-05 12:21 1763次 阅读

    【高速光学几何与物理仿真软件VritualLab】如何利用高NA离轴抛物面镜聚焦飞秒脉冲

    【VritualLab】为了充分表征超短脉冲的聚焦行为,必须考虑不同的电磁特性。这不仅包括空间分布,时间/频谱分布,矢量效应,还包...
    发表于 03-05 12:08 1604次 阅读

    关于信息光学的仿真问题

    请问哪里出错了
    发表于 01-07 22:09 6302次 阅读
    关于信息光学的仿真问题

    用于要求苛刻的光学应用的精密光束控制分束器

    High-performance beamsplitters offers industry-leading polarization and beam control with low wavefront distortion...
    发表于 10-31 14:10 1521次 阅读