你手机里装着的“人工关节” [科技脱口秀]
手机内置微型OIS
通过检测抖动驱动镜头移动的马达
未来将改用形状记忆合金制作
人类用手抓住某样东西时，都会产生细微的手部抖动。用智能手机相机拍照时也是如此。不过，即便手抖得很厉害，最新款智能手机相机也能稳定对焦。这要归功于如今被视为所有智能手机“标配”的防抖校正技术。
相机防抖功能在日常生活中使用得太普遍，以至于人们很难再觉得它“神奇”，但为了实现这一功能所投入的技术，依然处在微细工程学的前沿。
与手抖相反方向移动的镜头
智能手机相机由“相机模组”构成。它包括相机最基本的镜头、将光线转换成数字数据并加以存储的图像传感器，以及自动对焦和校正手抖的装置。防抖装置大致分为光学式、防抖（OIS）、数字式防抖（DIS）和电子式防抖（EIS），其中以OIS最为典型。
OIS是一种被称为“执行器”的电动马达。原本，执行器安装在以电力驱动的工业机器人关节部位。它可以沿上下、左右四个轴向运动，使机器人手臂或腿部实现弯曲与伸展。同样地，相机模组中的OIS通过在感知到细微手抖时不断移动镜头来校正画面。也就是说，我们手中拿着的智能手机内部，装着一个微型的机器人关节，这样说也不为过。
智能手机相机模组是一个只有手指关节大小的小型机械装置，而OIS则比它还要小得多。为了让执行器精确运作，OIS内部搭载了各种传感器：感知抖动的陀螺仪传感器、分析抖动幅度的微控制单元（MCU），以及控制马达沿抖动反方向运动的驱动集成电路（驱动IC）等。为捕捉电动马达所需的精确电流量，还配备了霍尔效应传感器和干涉仪。
OIS是“智能手机为何堪称现代技术集大成者”的一个典型例证。它把能够感知极其微小位置变化并精确朝相反方向运动的机械装置，压缩在手指关节大小的空间之内。更何况，这样的装置每年还要实现约7亿台的量产（据Counterpoint Research报告），并被搭载在售价约70万至90万韩元的中端智能手机上。这是为了“提升相机使用便利性”这一单一目标，全球数十乃至数百家企业协同合作所取得的技术进步。
今后将用“会变形的金属”来造马达
今后甚至还将有更加“未来感”的OIS概念走向普及，那就是利用“形状记忆合金（SMA）”的OIS。形状记忆合金是一种在加热到特定温度时会恢复原始形状的合金，通常由镍和钛合成。20世纪60年代，美国为登月探索而开展相关研究，如今正不断尝试把它应用到医疗、机械、汽车等各类产业领域。
用镍钛形状记忆合金制作金属线并加以编织，可以制造出能沿五个方向（X、Y、Z轴等）运动的微型机械装置。该装置在受热时产生的“回复原状的力”可作为动力，用来制造执行器，这种执行器被称为SMA OIS。与传统电动马达式OIS相比，SMA OIS的能效要高得多，且可调节的力的精细程度远胜一筹，能够实现微米级的运动。
此外，由于无需通电流，因此可以省去传统OIS中所搭载的霍尔传感器和电流干涉仪。也就是说，可以制造出比本就极其微小的OIS还要更小一号的OIS。当相机模组内OIS所占空间缩小后，留给图像传感器和镜头的面积就会增大；在制造比普通智能手机在内部空间上更受限制的折叠屏手机时，这一点也非常有用。
据悉，SMA OIS最初由一家名为Cambridge Mechatronics的公司与富士康合作研发。该技术本身早在2010年代就已实现，但当时由于成本过高，无法搭载到普通智能手机上。
然而，近来以提升相机性能为重点的中国品牌，开始越来越多地采用SMA OIS。华为和荣耀（HONOUR）的旗舰手机也已经搭载了最新一代SMA-OIS。今后如果产量进一步提升、价格随之下降，那么在中低端手机上搭载SMA-OIS的可能性也会大幅提高。
智能手机是在巴掌大的小型电子设备中，集成了“几乎所有日常生活所需功能”的产品。为了将其变为现实，从新材料到机械工程，众多产业领域的技术被毫无保留地投入其中。自2007年首次公开以来，智能手机不仅彻底改变了人类的生活方式，同时也极大地推动了人类的产业能力发展。
版权所有 © 阿视亚经济 (www.asiae.co.kr)。 未经许可不得转载。
