光學圖像穩定原則

　　光學圖像穩定或 OIS 是完美復制數字復制品的重要元素。如果沒有這個，捕獲靜態圖像和錄制移動視頻將導致像素模糊和出現不需要的偽影。雖然數碼相機、數碼攝像機、手機和平板電腦等數字捕捉設備變得越來越小，但它們對分辨率質量和像素計數密度的需求在過去十年中呈指數級增長。

　　市場向具有高百萬像素捕獲能力的緊湊型移動設備的轉變產生了對先進穩定技術的需求。常見的實現方法有兩種：電子圖像穩定 （EIS） 和光學圖像穩定 （OIS）。

　　圖1 光學圖像穩定目標市場

　　穩定原則

　　圖像穩定用于減少在圖像傳感器暴露于捕捉環境期間與相機的運動和/或晃動相關的模糊。然而，它并不能防止由目標拍攝對象的移動或相機本身的極端移動引起的運動模糊，只能防止用戶對相機鏡頭的相對較小的晃動（在幾個光學角度內）。這種相機用戶運動的特征在于其平移和傾斜分量，其中角度運動分別稱為偏航和俯仰。相機滾動無法補償，因為“滾動”鏡頭實際上不會改變/補償滾動運動，因此相對于圖像傳感器不會對圖像本身產生任何影響。

　　EIS 是一種數字圖像補償技術，它使用復雜的算法來比較每個變化幀的幀對比度和像素位置。圖像邊界上的像素提供運動補償所需的緩沖區。EIS算法計算每幀之間的細微差異，然后使用結果插入新幀以減少運動感。雖然這種方法的優點是能夠創建廉價且緊湊的解決方案，但由于圖像縮放和圖像信號后處理偽影，終的圖像質量總是會降低，并且需要更多的功率來進行額外的圖像捕獲和終的圖像處理。圖像處理。EIS 系統在全電子變焦（長視場）和弱光條件下也能發揮作用。

　　圖2 OIS和EIS圖像質量比較

　　OIS 行為

　　OIS 是成像設備中使用的一種機械技術，通過控制圖像傳感器的光路來穩定記錄圖像。緊湊型相機模塊中 OIS 的兩種主要方法是通過移動鏡頭位置（鏡頭移位）或模塊本身（模塊傾斜）來實現。

　　用戶移動相機可能會導致聚焦鏡頭和圖像傳感器中心之間的光路未對準。在使用鏡頭移位方法的 OIS 系統中，僅控制相機模塊內的鏡頭并用于將光路重新對準到圖像傳感器的中心。相比之下，模塊傾斜方法控制整個模塊的移動，包括固定鏡頭和圖像傳感器。模塊傾斜允許 OIS 系統進行更大范圍的運動補償，的權衡是增加模塊高度。由于鏡頭和圖像傳感器之間的焦距固定，因此通過模塊傾斜也可以實現的圖像失真?？傮w而言，與 EIS 相比，OIS 系統可以在不顯著犧牲圖像質量的情況下減少圖像模糊，特別是對于弱光和遠距離圖像捕獲。

　　圖3 OIS補償的主要方法

　　ROHM的OIS架構

　　ROHM 提供兩種 OIS 控制器架構，包括完全可編程的 ARM Cortex-M0 處理器，具有用于“陀螺儀信號處理”和“伺服控制”的定制可編程數字信號處理功能，以及 ROHM 的定制、完全可編程 RMCU 處理器，具有集成的可編程“陀螺儀信號”處理”和“伺服控制”。所有 OIS 工作存儲器和控制計算均在 OIS 控制器本身上執行，無需外部主機處理器的計算能力或用于存儲計算變量的外部存儲器。這兩種產品均實現了市場上的芯片尺寸、少的外部元件數量和的總體安裝面積。

　　憑借在 OIS 架構方面業界的經驗，ROHM 的 OIS 控制器系列可全面控制 X 軸和 Y 軸音圈電機 （VCM） 驅動器、霍爾放大器和電流驅動器、光反射器驅動器、I 2C 接口、PLL 振蕩器、12 位 ADC、數字陀螺儀的 SPI 主接口（以及對模擬陀螺儀的支持）以及許多其他功能。該產品系列還包括支持自動對焦、中性密度濾鏡或快門功能集成驅動器的選項。支持可選擇的 PWM/BTL 線性操作，以選擇改進的 VCM 驅動功率效率或改進的圖像質量。此外，由于晶圓加工和優化的芯片架構，ROHM 的控制器具有同類的功耗。ROHM 專有的“伺服控制”和“陀螺儀信號處理”電路均采用獨特的數字濾波器設計，可動態補償陀螺儀和執行器溫度漂移，同時不會消除相機用戶有意的平移和傾斜運動。這些控制器可以應用于鏡頭移位、模塊傾斜或其他不太常用的控制系統（例如鏡頭傾斜）。還包括可定制的 OIS 控制軟件，用于自動鏡頭控制、自動云臺檢測以及訪問不同的可編程拍攝模式和校準設置。

　　圖 4 通用 OIS 框圖