原创专栏-手机报

闭环马达(Close loop)明后年是否会流行?

阮雅平 2014-09-17 14:08
闭环马达 OIS 四季春 阅读(2530)
导语通过采用新的元件以提升手机性能,是终端厂商的本能。就在这种本能的驱使下,从三星Galaxy系列到vivo,再到小米4、一加手机、中兴天机,闭环马达(下称CloseloopVCM)的支持者正在快速增加。

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(刘致言简介:曾担任美国DigitalOpticsCorporation公司(下称DOC)研发工程负责人、美国伟创力公司资深研发协理,苹果革命性摄像头iPhone4摄像头的设计师,现为四季春研发副总经理。)

DOC公司曾为OPPO供应MEMS摄像头,在今年3月份被欧菲光(002456.SZ)以5000万美元收购。

通过采用新的元件以提升手机性能,是终端厂商的本能。就在这种本能的驱使下,从三星Galaxy系列到vivo,再到小米4、一加手机、中兴天机,闭环马达(下称CloseloopVCM)的支持者正在快速增加。

“在小米4的市场带动效应下,将有越来越多的手机品牌采用Closeloop摄像头。估计不需要等到后年,closeloop就会流行起来。”7月28日,在接受《手机报》独家专访时,摄像头模块厂商深圳市四季春科技有限公司研发副总经理刘致言如此谈到。

《手机报》:闭环马达能够帮助手机实现快速对焦,这个价值一直就存在,为什么过去闭环马达没有发展起来?

刘致言:目前手机摄像头模块产业上所采用的众多技术,并不是新创技术,多半是来自于目前已经相当成熟的数码相机产业中既有的技术,将其微小化并移植套用到手机摄像头这个产业,所以在手机有限的内部空间以及成本考量下,有些技术受限于微小化的困难,以致于迟迟无法被广泛采用。

不过,整体而言,终端消费者的需求是很明确的,就是希望用手机摄像头可以拍出跟数码相机甚至于单反相机一样水平的照片,所以数码相机的性能自然而然成为手机摄像头模块的标竿,在用户体验的感受上除了影像画质之外,快速对焦肯定也是其中一项重点。

目前CloseloopVCM跟OIS都是一样的处境,在各大品牌手机竞争日趋白热化的大前提下,各家手机无所不用其极的想借着摄像头来达到用户体验的差异化。但是在CloseloopVCM跟OIS的具体实施上,不单单是马达供应商而已,还需要整个摄像头模块供应链的配合,包括从镜头、芯片、乃至于模块厂的制造能力的搭配,才有机会把性价比优化,也才有机会被市场大量采用。

几乎所有的产品,在初期都会经历生产良率低,成本高、技术瓶颈及渗透率低的阶段。就Closeloop而言,它即将走完这个阶段,迎来快速上升的发展期。

《手机报》:closeloop摄像头要发展,离不开用户体验效果的提升,这一方面能否突破?

刘致言:首先我们必需要先了解不管是OpenloopVCM或是CloseloopVCM在目前的手机自动对焦系统中所扮演的角色都是actuator(俗称致动器),其主要功能是搭配电流驱动IC接收ISP上演算法的指令并承载着镜头到达指定的位置,所以在整个自动对焦系统上ISP的算法是下达指令的控制方,Actuator所扮演的角色只是被控制方。

虽然CloseloopVCM每步位移的settlingtime要比OpenloopVCM来的快(7msvs15ms),但在现行的架构下对于对焦速度的提升效能有限,若要达到明显的效果提升,除了Closeloop这个重要的环节外,必须要从对焦原理跟算法多方面着手。

基本上自动对焦主要可以分成两类做法:第一类是基于镜头与被拍摄目标之间距离测量的测距自动对焦(俗称主动式对焦),像LGGPro3的雷射对焦,另一类是目前被广泛被采用的基于影像成像清晰度的聚焦检测式自动对焦(俗称被动式对焦),而其中聚焦检测式自动对焦又可以细分为对比检测式对焦以及相位检测式对焦两种不同的实施方式。

以目前市面上所采用的主流自动对焦方案而言,几乎都是采用OpenloopVCM搭配Hill-Climb的对焦算法,其优点是技术成熟,性价比高,但整体效能受限于OpenloopVCM每步位移的settlingtime太长以及对焦算法已无太多优化空间,加上芯片每秒30f/s帧率的限制,所以在整体的对焦速度的提升上已经到达技术的瓶颈。

所以,在初步导入CloseloopVCM后已经能将settlingtime相对缩减并减少马达运行的迟滞现象以及解决姿势差的问题,并得以开发并套用更高阶之算法以提升对焦速度,所以在用户体验效果提升上,已经有初步之成果。

此外,依据影像芯片厂之产品规划,明年将有60f/sfullframe之高阶芯片推出,届时搭配CloseloopVCM之摄像头模块将会有更显著之性能提升,将带给手机厂更有效的武器来提升终端用户体验。

同样的,在提升手机摄像头之对焦速度上,芯片厂也下了功夫,目前手机所采用的对比检测式对焦,其算法为在移动镜头去搜寻到最大对比前不断调整镜头位置,因此需要移动相对多步以至于整体速度较慢,为了解决这个问题,芯片厂已经将专业的单反相机中广泛采用的PhaseDetection相位检测对焦系统导入手机摄像头领域,其技术原理是将入射光线分成成对的图像,执行一次相位差计算以确定对焦调整的精确方向和调整量通过搭配影像芯片内建的软件算法进而达到镜头快速定位。

目前索尼已经和三星合作开发第一代之PhaseDetection影像芯片,并具体实现在三星的GalaxyS5上,并搭配三星电机之滚珠闭环马达进而达到快速对焦之用户体验。但这颗芯片为三星与索尼共同开发,所以并未对外销售,因此索尼已经完成开发第二代PhaseDetection影像芯片,并更提升其性能,预计在今年Q4即可在市面上亮相。

芯片厂无论是推出内建PhaseDetection相位检测功能的影像芯片,或是搭配更高帧率的影像芯片,又或者是主动式雷射对焦以及双镜头的StereoMatching测距技术,CloseloopVCM都会在手机摄像头之快速对焦平台上扮演着举足轻重的脚色,尤其在拍摄视频连续对焦的状态下效果则更加明显。

其实,运动变化是人类生活的常态,不仅仅只有专业的运动赛事才需要快速对焦的摄像机。消费者在用手机拍照时,经常需要拍一些动态的画面,例如小孩荡秋千、滑滑梯,而传统摄像头拍摄的效果通常是模糊不清的。就好比在拥堵的马路上,跑车根本发挥不出它速度极快的特点,它需要高速公路配合,才能彰显出自身的价值。

《手机报》:过去限制closeloop摄像头发展的成本问题会产生变化吗?

刘致言:镜头、芯片、马达,是摄像头模块的三大件。CloseloopVCM之所以价格居高不下,马达供应商、资源有限是重要原因。

经过这两三年的发展,CloseloopVCM供应商的数量正在增加,除了TDK、LGInnotek等国际企业之外,不少大陆马达厂家在寻求差异化、转型升级的背景下,也在积极开发CloseloopVCM。

除此之外,模块厂商也在逐渐熟悉Closeloop摄像头模块的设计、量产能力都在逐步提高。目前Closeloop产业链的各个环节都在发展,2015年模块的成本会大幅下降。届时Closeloop摄像头模块成本估计仅比普通模块高出0.5~1美金,市场接受度会因此提高。

《手机报》:有人认为,相对OIS光学防抖而言,closeloop摄像头可能只是一种过渡产品,您怎么看?

刘致言:OIS光学防抖的价值是肯定的,但也有局限性。例如,在拍摄视频时,OIS光学防抖摄像头耗电量相对较大,发热问题有可能对摄像头芯片寿命、质量稳定性产生影响。

或许将来,摄像头会集成Closeloop和OIS,而目前从量产可行性方面来说,Closeloop摄像头制造相对简单,会率先得到大面积的应用。预计明年配备Closeloop摄像头和OIS光学防抖摄像头的旗舰机比例将是7比3。

《手机报》:closeloop摄像头是否会流行起来?

刘致言:过去一段时间,解析度越做越高是手机摄像头发展的主线,到了1300万像素、2000万像素时代后,再单纯追求解析度已经难以满足终端厂商的需求。因为对于消费者而言,图元的提高已经不代表相机质量的提升。

消费者的需求、手机品牌商更新换代的本能,都在呼唤Closeloop摄像头的应用。流行起来是一定的,只是时间早晚的问题。

三星用闭环马达,人们会说闭环马达只有售价三五千的手机才能接受;vivo用闭环马达,人们又会说只有以拍照功能为卖点的手机会采用闭环马达。如果说,这些品牌都不具有代表性,那么小米开始采用闭环马达应该可以说明一些问题。

Closeloop摄像头成本下降的同时,在小米4的市场带动效应下,将有越来越多的手机品牌采用Closeloop摄像头。估计不需要等到后年,closeloop就会流行起来。

《手机报》:四季春在closeloop方面有无布局?

刘致言:目前大陆Closeloop、OIS光学防抖等高端摄像头模块供应商不多,四季春只有把握这样的时机才能真正做到弯道超车。

根据公司的计划,将为Closeloop、OIS光学防抖配备全自动化生产线和AA生产线,今年8月份设备就会到厂安装,预计在明年第三季度量产Closeloop摄像头模块,届时与OIS光学防抖摄像头模块合计产能将达到3KK/月。

值得一提的是,公司现在的主力研发团队来自美国伟创力,曾经服务过苹果、诺基亚、索尼、亚马逊等国际一线品牌客户,这是一只具有国际领先研发实力的摄像头设计、研发工程师团队。

因此,四季春除了具有高端摄像头模块的产能之外,将非常注重摄像头模块后段调试部分。调试是模块厂商根据客户的要求进行生产,调试做得好可以有效帮助提升良率,是四季春有别于其他模块厂的重要方面,也是未来竞争力的体现。

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