安森美半导体的光学影像稳定方案在移动及消费等领域的应用

1、【Word版本下载可任意编辑】 安森美半导体的光学影像稳定方案在移动及消费等领域的应用 导读：如今，人们越来越多地通过智能手机、平板电脑、数码相机、摄像机乃至汽车来摄像。在摄像过程中，常常会遇到图像抖动问题。鉴于此，本文就介绍了安森美光学影像稳定方案在移动及消费等领域的应用。 一个典型的抖动例如，就是人们控制摄像机时手颤动下出现的情形，会使影像晃动，难于观看，尤其是在将缩放功能调到完全放大时更为明显。此外，照相机及摄像机在移动情况下捕获影像时也会出现模糊。因此，设计人员需要采用恰当的影像稳定方法，来帮助在拍照及摄像时控制抖动和模糊不清，优化用户体验。 1 安森美光学影像稳定方法的介绍 移动、消

2、费及汽车应用中使用的影像稳定方法，目前主要有三种，包括分别是数字影像稳定（DIS）、电子影像稳定（EIS）及光学影像稳定（OIS）。DIS与EIS的主要区别就在于运动检测方法。DIS使用的是像素映射方法，如图1所示。DIS方法通过分析图片，将狗置于中间位置。也就是说，像素映射方法用软件重新调整狗的位置。 图1. 数字影像稳定（DIS）使用像素映射方法通过软件来稳定图像 相比较而言，EIS使用陀螺仪来检测相机运动并实时补偿运动，将像素及图像品质提升至。这两种方法都通过裁剪图像来提供运动补偿。由于EIS使用陀螺仪来感测运动，EIS感测精度，但由于它仍靠裁剪图像来开展运动补偿，故图像品质下降。在图2

3、中，您可以看到保护频带怎样用于裁剪图像以补偿抖动。 图2. 电子影像稳定（EIS）使用陀螺仪来检测相机运动并补偿 大多数应用中使用应用处理器（AP）来处理视频或信号，包括使用EIS及DIS的应用等，尤其是DIS需要较多的处理器资源来补偿抖动及运动。在视频应用中，视频压缩等同于图像品质。像DIS及EIS等方法需要裁剪图像时，图像品质便会下降，因为要不断地降低及提升所捕获图像的品质。 相比较而言，OIS方法捕获及使用了像素，且不需要通过保护频带来降低/提高图像品质，故提供化压缩并优化了图像品质。而且由于OIS提供内部补偿，故不需要任何其它的应用处理器资源。 表1. 各种影像稳定方法比较 2 OIS

4、方法的其它优势 此外，独特的OIS方法还提供大幅改良的快门速度，优化曝光补偿达3级，远高于使用的其它方法。OIS方案通常由一些主要元件构成，包括确定焦距的影像传感器、补偿运动的陀螺仪及光学影像稳定等。这些元件可以组装在较小的空间中，采用某种标准设计布线。 OIS通常还集成了一个开环或闭环的自动对焦设计。开环自动对焦使用弹簧来提供抗拒镜头的拉伸力，要求持续的功率来抗拒镜头拉伸力，使其保持位置。而通过使用闭环自动对焦系统，您无需弹簧及持续的功率来维持自动对焦的镜头位置。由于知道了位置，故只需较少的功率来维持应用的对焦。在闭环自动对焦系统中，微距（macro）模式下所需的相关功率不比无限远（infi

5、nity）的多。这对每个系统要求的稳定时间也有显着影响。因为典型开环自动对焦要花时间来稳定下来，然后得继续重新调校。时间取决于使用的算法，但通常开环型自动对焦要花点时间来稳定下来。闭环自动对焦系统使用位置传感器来确定镜头位置，能够加快稳定时间以完成对焦。 3 安森美半导体的强固及高能效光学影像稳定方案 安森美半导体开发出一种结合这些可能选择之特性的方案，即LC8981xx系列光学影像稳定控制器及驱动器，包括LC898111、LC898119及LC898122等。其中，LC898111AXB-MH是安森美半导体新推出的一款OIS方案，是目前业界精度的光学影像稳定控制器及驱动器 ,用于智能手机相机

6、模块等应用。LC898111AXB-MH以紧凑尺寸（2.57 x 3.22 x 0.69 mm）提供业界的精度和低能耗工作。LC8981119尺寸则进一步减小至2.0mm X 2.0mm X 0.675mm,且提供极低能耗，现已提供样品。LC898122进一步集成闭环自动对焦，提供功能更强大的方案。 图3. 安森美半导体LC8981xx系列光学影像稳定控制及驱动器工作示意图 图3显示的是安森美半导体LC8981xx系列的工作示意图。在初始化时，这系列方案会使镜头处在中心位置。陀螺仪传感器会检测由手抖动导致的角速率扰动，而OIS控制器会补偿不稳定，方法是将角速率转换为移动距离（travel di

7、stance）并作为参考信号，而控制器在致动器的辅助下移动镜头，并使用霍耳传感器来检测移动距离以提供反应。 以LC898111AXB-MH为例，这新器件结合了在智能手机相机模块中处理OIS所需的控制器及驱动器功能。显着提升的快门速度使曝光补偿远优于竞争的OIS方案。因此，它能够实现对相机画面抖动的精细抑制控制。此外，它还能够用于实现边走边拍情况下不可或缺的左右及上下调整功能。这IC集成的脉宽调制（PWM）驱动器的输出降低了能耗，并减轻噪声对影像品质的影响。这高集成度、已预编程IC使工程师能够将系统设计中所需的外部元件数量减至少，因而降低总能耗及减少占用的电路板面积。 图4. LC898111A

8、XB-MH框图 LC898111AXB-MH内置多种数字及模拟音频处理机制，包括双通道位置感测电路、陀螺滤波器接口电路及镜头伺服电路。位置感测电路包含霍尔放大器电路、恒流数字模拟转换器（DAC）、增益控制运算放大器及用于各个通道的12位模拟数字转换器（ADC）。陀螺滤波器接口电路完全兼容于模拟及数字信号。陀螺滤波器接口及镜头伺服电路可通过I2C及SPI总线接口来调节，当连接不同陀螺及致动器时能够提供各种相应配置。因此，这器件能涵盖更宽的抖动频率范围，并因而提供更大的影像稳定角。 安森美半导体基于LC898111AXB-MH构建了演示装置。比照测试显示，在启用了安森美半导体OIS方案的情况下，影像变得更稳定及平滑，且不会影响影像品质