Bộ ổn định hình ảnh dựa trên công nghệ MEMS ứng dụng chụp ảnh trên điện thoại di động

Ổn định hình ảnhChống rung là tính năng giúp ống kính máy ảnh tránh tình trạng rung mờ nhờ bù trừ lực, do đó bạn có thể chỉnh tốc độ màn trập thấp mà không lo ngại ảnh bị mờ. Nó rất hữu dụng khi chụp đêm hay trong các điều kiện thiếu sáng. Giới thiệu chung về bộ ổn định hình ảnh Kết cấu bộ ổn định hình ảnh Mô phỏng bộ ổn định hình ảnh Chế tạo bộ ổn định hình ảnh

Công nghệ và linh kiện MEMS

1 Giới thiệu

Ổn định hình ảnh/Chống rung là tính năng giúp ống kính

máy ảnh tránh tình trạng rung mờ nhờ bù trừ lực, do đó

bạn có thể chỉnh tốc độ màn trập thấp mà không lo ngại

ảnh bị mờ Nó rất hữu dụng khi chụp đêm hay trong các

điều kiện thiếu sáng

 Điện thoại sử dụng công nghệ MEMS cho cảm biến trong rung và điện thoại sử dụng Voice

Coil Motor(động cơ cuộn dây dao động)

1 Giới thiệu

 Một số công nghệ chống rung cho máy ảnh :

 Chống rung quang học

 Chống rung kĩ thuật số

 Chống rung quang học (OIS)

1 Giới thiệu

 Là sự dịch chuyển của các linh kiện bên trong máy ảnh hoặc ống kính làm triệt tiêu hoặc giảm thiểu các rung động có tác động xấu đến kết quả hình ảnh thu được

1 Giới thiệu

 Chống rung kĩ thuật số.

 Cơ chế chống rung kỹ thuật số là sử dụng phần mềm để khử nhiễu chống rung để đưa ra một bức ảnh tốt nhất

1 Giới thiệu

 Nhược điểm hệ thống chống rung quang học và kĩ thuật số :

 Hệ thống chống run quang học- dịch chuyển ống kích độ chính xác không cao.

 Sử dụng phần mềm lập trình phức tạp

 Cho hình ảnh không được tự nhiên.

⇒ Giải pháp sử dụng bộ ổn định hình ảnh mới

1 Giới thiệu

Hệ thống vi cơ điện (MEMS) trên hai chiều (2D) thì thiết bị truyền động tách rời được thiết kế để hoạt động như một bộ ổn định hình ảnh

 Trục XY- được thực hiện bởi quy trình chế tạo nano-micro mét dẫn đến thiết bị thu nhỏ có độ chính xác cao

 Một bộ truyền động Trục XY có ưu điểm như dễ kiểm soát, tiêu thụ điện năng thấp

và phù hợp để sử dụng làm bộ ổn định hình ảnh được thiết kế chođiện thoại di động.

2 Thiết kế kết cấu.

• Lực Fx và Fy tác dụng lên 2 chiều của cấu trúc.

Cấu trúc dịch chuyển ∆x và ∆y

Hình 2: Cấu trúc thiết kế của giai đoạn XY

2 Thiết kế kết cấu.

2.2 Nguyên lý hoạt động.

Hình 3: Sơ đồ hoạt động của cơ cấu răng lược

• Được điều khiển bằng lực tĩnh điện

• Giả sử lò xo tính theo định luật hooke

• Ta tìm ra độ dich chuyển theo phương X:

2 Thiết kế kết cấu.

2.2 Nguyên lý hoạt động.

Độ dịch theo trục phụ thuộc tý số bề giày trên bề rộng t/d và

độ cứng theo phương

2 Thiết kế kết cấu.

2.3 Thiết kế và ước lượng độ cứng của lò xo.

Hình 4: Hình ảnh minh họa a) Cấu trúc tách rời b) cấu trúc dầm uốn tách rời và c) cấu trúc dầm uốn gấp

• Độ cứng tổng của dầm treo chính của cấu trúc XY theo hướng

X và Y được biếu thị:

2 Thiết kế kết cấu.

2.3 Thiết kế và ước lượng độ cứng của lò xo.

Ngoài ra tỷ lệ của độ cứng ổn định được đề xuất:

3.1 Thiết kế và đánh giá phạm vị chuyển động khung XY.

 Hình vẽ biểu diễn mối qua hệ giữa điểm ảnh mờ với góc chụp

Số lượng điểm ảnh mờ được tình :

Thực nghiệm thấy tay rung 2s góc lệch ngang dɵ=0.08 °

1 pixel ứng góc ngang 0.022°=> 3.7 pixel bị mờ

1 pixel kích thước 2.2×2.2µm và máy ảnh có chức năng phóng to gấp 3

lần nên phạm vi dịch chuyển phương x 24.42µm

3.2 Mô phỏng cấu trúc tách rời của bộ ổn định hình ảnh.

Sử dụng phương pháp FEA phần mềm IntelliSuite 8.2

Điều kiện mô phỏng hiệu ứng tách rời :

Bỏ qua anchor và stator

Shuttle, dầm tách, dầm uốn gắn chặt trên đế

3 MÔ PHỎNG

 Hình vẽ mô phỏng độ rời theo phương x,y khi

có lực theo phương y tác dụng.

3 MÔ PHỎNG

3.3 Mô phỏng tần số cộng hưởng của bộ ổn định hình ảnh.

 Tần số cộng hưởng được phân tích bằng phương pháp FEM trên phần mềm Intellisuite 8.2

 Các cấu trúc lò xo được giữa lại có độ cứng K và khối lượng m của cảm biến ảnh

Ăn mòn ướt Al và tẩy cảm quang

b) Chế tạo đế

Ăn mòn Al

1 μm Cu được phun ở 2 mặt

Phún xạ Al Làm sạch RCA

Ăn mòn hóa ướt Al

20 μm PDMS được quay phủ Ăn mòn ICP cho đến khi nó hoàn toàn đục lỗ

(100)

4 Quy trình chế tạo

 Một WBAH được thiết kế để nâng thiết bị và chống áp lực liên kết.

 PDMS được sử dụng như một chất kết dính và thông qua máy hàn lật chip, cảm biến hình ảnh được gắn vào bộ ổn định hình ảnh và xử lý nhiệt ở 120 trong 10 phút

4 Quy trình chế tạo

d) Hàn nối dây và đóng vỏ thiết bị

a) Cảm biến hình ảnh gắn liền với linh kiện ổn

định hình ảnh

b) Linh kiện ổn định hình ảnh

Kết quả và thảo luận

 Sự dịch chuyển thiết bị được đo bằng một giao thoa kế ánh sáng trắng (WYKO)

 Một hệ thống phân tích chuyển động MEMS (MMA) được thiết lập để đánh giá tần số cộng hưởng của bộ ổn định hình ảnh

 Dựa trên thiết kế của WBAH, cảm biến hình ảnh có thể liên kết thành công với bộ ổn định hình

 Bộ ổn định hình ảnh này có thể được sử dụng cho các camera điện thoại di động thương mại để cung cấp chức năng chống rung

 Các thiết bị được đề xuất chủ yếu bao gồm tầng XY dựa trên silicon, một thiết bị truyền động , được chế tạo và đóng gói thông qua ba quá trình ăn mòn ICP, kỹ thuật liên kết lật chip và một phương pháp liên kết dây duy nhất

Kết quả và thảo luận

CÁM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ THEO DÕI