MEMS攝像頭優(yōu)劣勢(shì)分析

MEMS是Micro-Electro Mechanical System的縮寫(xiě)，即微型電子機(jī)械系統(tǒng)，即使用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝和材料，在芯片上制造微型機(jī)械。手機(jī)上使用的加速度傳感器、麥克風(fēng)（硅麥）和陀螺儀都使用了MEMS技術(shù)。

而MENS攝像頭即采用半導(dǎo)體工藝制造的微機(jī)系統(tǒng)，由美國(guó)Digital Optics Corporation（以下簡(jiǎn)稱DOC）公司主導(dǎo)。歐菲在3月28日發(fā)布公告，擬收購(gòu)DOC攝像頭方面資產(chǎn)，MEMS攝像頭再度熱門(mén)并令業(yè)界爭(zhēng)論不休。

MEMS攝像頭結(jié)構(gòu)

MEMS攝像頭就是用MEMS機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)鏡頭組移動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦功能的自動(dòng)對(duì)焦攝像頭。VCM攝像頭是由音圈馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鏡頭組移動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦的。

MEMS攝像頭比VCM攝像頭結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。

優(yōu)勢(shì)一、速度快

MEMS器件非常微小，因此MEMS機(jī)械可以迅速完成動(dòng)作。同時(shí)MEMS器件剛性非常大，使整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性要比VCM高得多。MEMS推動(dòng)鏡頭組運(yùn)動(dòng)80微米只需要不到300毫秒，而傳統(tǒng)的VCM耗時(shí)就可能要長(zhǎng)得多。另外，當(dāng)鏡頭組到位后，MEMS器件只需要不到10毫秒即可進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，而VCM則需要50毫秒左右，才能吸收掉零件的震動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

據(jù)DOC官方數(shù)據(jù)，MEMS攝像頭對(duì)焦速度要比普通的VCM攝像頭快7倍，是一個(gè)非常驚人的數(shù)字。正是由于對(duì)焦快，MEMS攝像頭可實(shí)現(xiàn)“先拍照后對(duì)焦”的光場(chǎng)攝影模式，也是MEMS攝像頭一大特點(diǎn)。

　　優(yōu)勢(shì)二、精度高

由于和電子系統(tǒng)緊密結(jié)合在一起，MEMS可以非常容易的實(shí)現(xiàn)超高精度的閉環(huán)控制，因此MEMS的準(zhǔn)確性會(huì)明顯高于VCM，不論是在分辨率還是重復(fù)定位上，MEMS都可以實(shí)現(xiàn)小于1微米的精度，而VCM則通常只能做到10～20微米。

同時(shí)，由于是使用半導(dǎo)體工藝制造的，MEMS機(jī)構(gòu)本身的一致性也要遠(yuǎn)高于VCM，具體來(lái)說(shuō)，鏡頭中心偏移量方面，VCM一般只能控制在50微米左右，MEMS卻可以做到驚人的0.1微米；而對(duì)畫(huà)質(zhì)影響非常重大的鏡頭組光軸偏斜，VCM的平均誤差是0.26度，MEMS則只有0.05度，這個(gè)優(yōu)勢(shì)可以極大的提升畫(huà)面邊緣成像效果。

　　優(yōu)勢(shì)三、功耗低

MEMS工作時(shí)的典型功耗只有VCM的1%左右，由此導(dǎo)致的低發(fā)熱也可以讓攝像頭組件降溫10度。發(fā)熱量減小，對(duì)攝像頭傳感器成像質(zhì)量非常有利，因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)溫度非常敏感，在高溫情況下噪點(diǎn)增加，成像質(zhì)量下降。

　　優(yōu)勢(shì)四、體積小

由于硅機(jī)械對(duì)于空間利用率的進(jìn)步，MEMS攝像頭可以實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)VCM攝像頭更薄的最終模組尺寸，差距可以到1毫米，這對(duì)于現(xiàn)代手機(jī)設(shè)計(jì)而言是非常重要的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。在橫向尺寸上比傳統(tǒng)VCM節(jié)省更大。

　　缺點(diǎn)一、畫(huà)質(zhì)差

MEMS攝像頭畫(huà)質(zhì)差是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題。由于MEMS器件位移量小，因此對(duì)于鏡頭組的設(shè)計(jì)有著特殊的要求。傳統(tǒng)的VCM可以輕松做到500微米甚至1毫米級(jí)別的行程范圍，而MEMS則只能實(shí)現(xiàn)80微米。這就意味著，傳統(tǒng)攝像頭可以把整個(gè)對(duì)焦范圍安排在這1毫米的鏡頭行程中，MEMS卻只能利用這小小的80微米。

因此，對(duì)于小行程下大對(duì)焦范圍的需求，MEMS必須使用景深極淺的特殊鏡頭，這類鏡頭的偏光角度更大，畫(huà)質(zhì)也不如主流的VCM鏡頭，這導(dǎo)致MEMS攝像頭目前在成像素質(zhì)上達(dá)不到頂級(jí)VCM鏡頭的效果。

也有業(yè)界人士提出，既然畫(huà)面效果達(dá)不到頂級(jí)VCM產(chǎn)品，結(jié)合尺寸小的特點(diǎn)，是否可以考慮做前置自動(dòng)對(duì)焦攝像頭呢？

缺點(diǎn)二、抗摔差

硅是一種很脆的材料，因此MEMS機(jī)械比較脆弱。手機(jī)里的加速度計(jì)也是由MEMS彈簧提供支撐，其工作重量非常小，因此并不會(huì)在一般震動(dòng)中損壞。但MEMS攝像頭不一樣，鏡頭的重量相對(duì)較大，因此MEMS機(jī)構(gòu)很容易在劇烈震動(dòng)中損壞。

比如跌落測(cè)試，普通VCM攝像頭可通過(guò)1.5米跌落測(cè)試，而MEMS攝像頭只能通過(guò)1.2米以跌落測(cè)試。較弱的抗跌落可靠性是該產(chǎn)品的一大劣勢(shì)。

　　缺點(diǎn)三、資源少

傳統(tǒng)的VCM攝像頭資源非常豐富，從鏡頭、VCM馬達(dá)、CMOS傳感器到攝像頭封裝，廠商和產(chǎn)品應(yīng)有盡有，而MEMS攝像頭目前僅DigitalOptics Corporation一家。從手機(jī)制造商的角度看，并不希望采購(gòu)產(chǎn)品由單一供應(yīng)商提供，這意味著手機(jī)制作廠商對(duì)產(chǎn)品的控制力變?nèi)酰L(fēng)險(xiǎn)性增加。這是MEMS攝像頭最大障礙，商業(yè)化難度大。

缺點(diǎn)四、優(yōu)化難

MEMS攝像頭最大優(yōu)勢(shì)在速度快，但是對(duì)焦速度并不單純?nèi)Q于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度，VCM通過(guò)閉環(huán)控制，也可以做到0.3秒以下的動(dòng)作速度，最終決定對(duì)焦速度的依然是整套系統(tǒng)：從硬件到軟件，從驅(qū)動(dòng)到控制，優(yōu)化在這里面起到的作用要遠(yuǎn)高于硬件。

綜合看，MEMS攝像頭優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)同樣明顯，但可靠性、資源單一性矛盾突出，產(chǎn)品普及非常困難。究竟MEMS攝像頭未來(lái)將發(fā)展如何，我們拭目以待吧。