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從技術(shù)角度解讀MEMS鏡頭,將成為手機標配

發(fā)布時間:2013-10-11 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】MEMS技術(shù)使得MEMS傳感器普遍具有尺寸小、功耗低、性能強等特性。這使得在數(shù)碼產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用,并可以讓鏡頭組件以低溫運行。和常規(guī)鏡頭相比,MEMS鏡頭可以降低20%的散熱量,而溫度的控制對于提高照片畫質(zhì)的穩(wěn)定性很有幫助。得利于MEMS鏡頭的快速、省電、集成度高等特性,使得未來智能手機使用MEMS傳感器技術(shù)是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。

據(jù)傳,谷歌Nexus 5以及OPPO的一款新機將采用MEMS鏡頭,全新的鏡頭將帶給手機超快的對焦速度以及極低的功耗。因此“MEMS”,這個被廣泛忽視了的名詞引起了很多手機發(fā)燒友的關(guān)注。

MEMS傳感器

圖1 MEMS傳感器

MEMS傳感器:其實大家都在用

MEMS技術(shù),也叫做微機電系統(tǒng),它可以簡單理解成一種集成度很高的微型器件或系統(tǒng),而正是由于這是一種精度可達微米級別的微型器件,因此MEMS傳感器普遍具有尺寸小、功耗低、性能強等特性。

MEMS傳感器體積微小,精度可達微米級別

圖2 MEMS傳感器體積微小,精度可達微米級別

雖然上文中提到的MEMS鏡頭目前尚未正式商用,但采用MEMS技術(shù)的其他類別傳感器卻已經(jīng)應(yīng)用到我們生活中的各個領(lǐng)域。大家經(jīng)常使用到的麥克風(fēng)、陀螺儀、硬盤驅(qū)動頭,以及不甚熟悉的醫(yī)療設(shè)備、汽車部件、航空器材,都有MEMS技術(shù)的廣泛參與。

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在數(shù)碼產(chǎn)品領(lǐng)域,MEMS技術(shù)也已經(jīng)有了很廣泛的應(yīng)用,事實上,已經(jīng)有很多手機已經(jīng)在使用MEMS技術(shù),最有名的例子就是手機的動作感應(yīng)功能,由于使用了MEMS技術(shù)的三軸陀螺儀,我們的手機可以通過感應(yīng)三個維度的方向變化來和應(yīng)用互動,大幅度提升了手機動作感應(yīng)類游戲的可操控性,而目前很多手機上使用的加速計、電子羅盤、光感應(yīng)器等部件,也均加入了MEMS技術(shù)。

MEMS傳感器在手機上非常普及

圖3 MEMS傳感器在手機上非常普及

MEMS鏡頭:快速、省電、集成度高

MEMS鏡頭也就是采用了微機電系統(tǒng)來實現(xiàn)對焦成像的鏡頭組件,和傳統(tǒng)的VCM馬達相比,MEMS鏡頭集成度更高,對焦速度更快,對焦更準確、功耗也要低的多。

MEMS鏡頭最顯著的特點在于大幅度提升了鏡頭的對焦速度,目前唯一的一款采用MEMS技術(shù)的鏡頭的對焦速度要比常規(guī)VCM鏡頭至少快上7倍,此外MEMS鏡頭在攝像頭對焦的功率和精度方面也有很大優(yōu)勢。

MEMS鏡頭的基本結(jié)構(gòu)

圖4 MEMS鏡頭的基本結(jié)構(gòu)

集成度方面,拿DigitalOptics公司推出的mems|cam模塊(800萬像素,1/3.2吋攝像頭)舉例,這款采用MEMS技術(shù)的鏡頭模塊的z軸高度僅為5.1mm,比常規(guī)模塊減少了33%的空間,這珍貴的33%對于目前以絲米為單位的手機厚度而言,重要性不言而喻。

以目前最高水平的諾基亞Lumia 1020為例,該機拍照效果好的原因就在于它使用了高質(zhì)量以及大尺寸的拍照組件,但換來的是手機厚度難以控制的小問題,如果使用了最新的MEMS技術(shù),相信手機的厚度控制上會好很多。

已經(jīng)成品的MEMS鏡頭

圖5 已經(jīng)成品的MEMS鏡頭

MEMS的整體耗電量僅為傳統(tǒng)VCM 鏡頭的1%。其實在功耗上MEMS的優(yōu)勢很好理解,手機的攝像頭的工作原理是機械組件通過對鏡頭組的微小位移,來實現(xiàn)對焦的目的。由于使用MEMS微機電系統(tǒng)的感光器體積微小,精度以微米級計算,而鏡頭組件的驅(qū)動器所需要的能量極小,因此MEMS鏡頭的功耗相當(dāng)?shù)?,可以有效提高電池的使用壽命?/p>

此外,MEMS技術(shù)還可以讓鏡頭組件以低溫運行,和常規(guī)鏡頭相比,MEMS鏡頭可以降低20%的散熱量,而溫度的控制對于提高照片畫質(zhì)的穩(wěn)定性很有幫助。

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MEMS鏡頭,是趨勢但談不上革命

MEMS鏡頭的出現(xiàn)和蘋果A7處理器其實狀況有相似之處,它們的出現(xiàn)必然會對產(chǎn)品的性能有一定的提升,但并沒有針對現(xiàn)階段產(chǎn)品的最短板進行升級。目前來說,手機拍照對于對焦速度方面的要求并不高,手機的連拍功能已經(jīng)足夠日常使用。

而目前已經(jīng)正式推出的MEMS鏡頭還只有DigitalOptics公司的一款而已,其快速、低能耗等技術(shù)方面的優(yōu)勢只在于理論上,尚無商用產(chǎn)品接受過專業(yè)測試。此外,影像設(shè)備的成像結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,照片畫質(zhì)受多方面因素的影響,僅僅在組件結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化并不能稱之為革命。而谷歌Nexus 5上所內(nèi)置的MEMS鏡頭究竟表現(xiàn)如何,一時還無法下結(jié)論。

手機的拍照功能在整個2013年都備受關(guān)注,很多廠商都就此點進行炒作,除了MEMS鏡頭外,我們已經(jīng)見識過了HTC的Ultrapixel、OPPO的Pure Image、索尼的BIONZ 影像處理器、諾基亞的超高像素以及PureView拍照技術(shù),給我留下最大的印象就是強弱之別和廠商所提的概念事實上關(guān)系不大,雷聲大雨點小的產(chǎn)品比比皆是。

可以預(yù)見的是,MEMS鏡頭必然是未來手機的技術(shù)趨勢,如果在Nexus 5上取得了不錯的效果相信會有更多的產(chǎn)品嘗試在鏡頭上使用微機電系統(tǒng)。但僅就目前的形式判斷,筆者對該技術(shù)下的鏡頭質(zhì)量并不看好,畢竟技術(shù)尚未成熟,并且一款拍照設(shè)備的衡量標準又是多樣性的,對焦速度、功耗、散熱等性能都不是鏡頭的核心競爭點。

智能手機的鏡頭使用MEMS技術(shù)是趨勢

圖6 智能手機的鏡頭使用MEMS技術(shù)是趨勢

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