目前,苹果、华为、三星、小米等行业龙头都在大力推广双摄像头手机,双摄大有成为品牌旗舰手机的标配之势。从双摄像头的组合方式来看,目前流行的两种组合,一种是RGB+Mono,即彩色+黑白,华为P9采用的就是这种方式,另外一种是长焦+广角+OIS,iPhone7 Plus采用即是这种方式。随着苹果将OIS光学防抖功能引入智能手机,长焦+广角+OIS的组合方式受到业内的广泛关注,也成为终端厂商实现差异化的着力点。

单摄发展面临瓶颈 双摄技术带来更强用户体验

“在智能手机同质化的今天,消费者真正关心的是用户体验,而用户体验的提升在两个方向上还有很大改进的空间,一是电池,二是摄像头,而电池受限于材料学的进展没法一蹴而就,因此大家的发力点就集中在了摄像头上。” 在前不久举办的OIS马达技术研讨会上,爱佩仪光电技术公司副总裁陆大昕如是说。

不过,值得注意的是,目前单摄像头的发展面临着一系列瓶颈。陆大昕指出,首先,单摄像头的感光单像素尺寸变小, 2000万像素已经接近瓶颈,并且感光量不足、暗光效果不理想;其次,难以真正快速对焦,PDAF技术对速度提高有限,而双摄提供了更快速途径;三是无法获得及利用位置信息;四是无法实现多场景、多应用,如景深拍照、3D成像和VR等。

与摄像头相对应的是,双摄技术能带来更强的用户体验,包括光学变焦、虚拟光圈、快速对焦、图像合成、3D应用和VR应用等。也因此,双摄像头成为摄像头技术的一大发展方向,尤其是内置OIS光学防抖马达的双摄像头被认为是摄像头行业最热点的技术。

目前,双摄像头的组合方式有四种:一是主/副摄像头拍摄(大+小),如13M+5M分别拍摄2幅图像,再合成,实现景深拍照、快速对焦;二是RGB+Mono(彩色+黑白),通过图像合成提高光感度达2.8倍;三是3D应用,双CCM距离越远效果越好,3D成像、建模;光学变焦,长焦+广角,不同的FOV组合,通过算法达到光学变焦效果。其中流行的两种组合是华为P9 采用的RGB+Mono和iPhone7 Plus采用的长焦+广角+OIS。

从结构方式来看,双摄像头有两种结构方式,一种是共基板,Sensor安装在同一PCB板上,抗跌性好;另外一种是共支架,独立的2个CCM用支架固定,良率较高。

毫无疑问,双摄为一线模组生产商提供了产业升级机会。目前国内一线模组生产商都在双摄领域发力。另外,随着双摄及OIS的发展也推动了VCM马达产业的高成长。

双OIS双摄是技术发展的必然 还需克服四大难点

众所周知,iPhone7 Plus只有一个摄像头里搭载了OIS马达,不过业界传出其正致力于实现双OIS的消息。目前,双摄像头的制造原本就面临极大挑战,如果要实现双OIS双摄,难度则是两项技术的叠加。目前来看, OIS VCM马达主要面临以下难点:

一是成本问题,马达主要成本为原材料成本以及良率损耗的问题,由于这两方面的原因,OIS马达比普通马达要贵很多。目前,FPCOIL等核心资源还掌握在日本手里,霍尔元件等资源缺少议价权,LDS工艺做成的制品价格昂贵。“零部件可能存在有设计,没有资源的问题,所以价格无法达到量产的目标。”上海比路电子股份有限公司华南区销售总监王会广说,设计初期如果可以充分考虑模组厂商的要求,设计时可以规避。从效果上来说,只是约定规格和良率的问题,这要跟终端厂商、模组厂商设定一个规格,以及OIS防抖最终达到的期望效果。这也是比路电子目前所能做的。他透露,比路电子的OIS马达近期会量产。

陆大昕指出,一颗OIS马达的单价比普通马达要高出许多。在单摄像头中采用马达,模组厂商都会对产品成本和性价比做一个考量,要在双摄中搭载两颗OIS马达,这无疑是在原本就高成本的双摄像头上雪上加霜。

二是更精密的制造工艺,要求CCM制造工艺登峰造极。这包括双摄像头位置稳定、Sensor芯片贴装精度更高、光轴平行度高、在AA制程基础上进行光学矫正。据了解,在制造过程中,如何保障两个图像传感器的符合平面度误差小于一定范围,两个镜头的光轴趋于平行,这对成品率来讲至关重要。两个镜头的轴向安装角度误差必须控制在0.3度以内,距离精度控制在0.05毫米以内,这个非常有难度,即使现在的最先进的AA制程也不能完全解决这个问题。

目前OIS基本常用的有两种技术,一种是SHIFT(平移式)方式,另一种是TITLE(移轴式)方式。陆大昕称,爱佩仪的移轴式OIS VCM马达用于双摄有很大工艺优势,一套机构可以完成AF/OIS,光轴可调,并且动子无磁性。“APP的可变光轴动态调整技术,是实现双OIS双摄的关键。二者的共同点是光轴调整,APP在技术上实现了二者有机融合,同时实现二种功能,成本更有竞争力。”

三是双VCM间的磁干扰问题。传统方式的摄头模组抗磁干扰能力非常弱,且两个摄头模组的堆叠必须保持一定距离,才能达到防磁效果。

针对双摄马达磁场干扰问题,王会广认为永磁铁干扰问题比较突出,可以考虑磁石共用的问题,用两个马达共用一个磁石来解决。三美达光学陈俊成表示,可以从设计上降低对外界磁场敏感度,降低搭配马达组磁场干扰。

应对磁干扰,爱佩仪 OIS VCM马达的原理是把4个线圈置于四角,产生4个电磁力。另外在马达外围包有一层金属导磁材料,从而把其他磁场对中心移动部件的磁力干扰降到最低。通过实验验证,即使将两个模组放置 0.05毫米的距离,自动对焦及光学防抖功能仍可以正常工作。

四是OIS检测问题。“有多少模块厂可以进行OIS IQC?若不可以进行检测到时候有争议如何厘清?不进行检验如何确保行程/电流/倾斜角等在规范内,确保造成的影像调适达到预期效果。” 陈俊成说,这些都是制造环节需要考虑的问题,若是无法在第一时间厘清规格问题,OIS的市场是无法被广泛放大的。三美达的OIS设备、程序都是自主研发设计,可以帮客户解决OIS检测问题。

陈俊成进一步称,除此之外,OIS目前还需要克服粉尘问题,包括来料粉尘和碰撞(RA)粉尘,以及OIS信赖性强度,如设计可靠度。

目前,双摄像头已逐渐成为摄像头行业的趋势,光学变焦也正成为手机拍照的重要功能,而OIS有助于实现更高倍数的光学变焦。随着双OIS双摄成为技术和市场发展的必然,OIS马达市场将迎来更加显著的增长。不过,双OIS双摄要被广泛应用于手机之上,还必须跨过以上四道坎。

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