光学防抖对提高相机成像清晰度的影响分析

    引言

    在使用数码照相机时，特别是在长焦距条件下，如果没有使用三角架，那么人手的抖动难免会对成像质造成影响，甚至是不可恢复的。因此，抖动补偿成为许多有关稳像技术科研院所和生产企业的研究热点。目前的３种主流防抖技术：光学防抖、ＣＣＤ防抖和电子防抖。光学防抖主要依靠镜头内部的补偿镜片来实现抖动补偿；ＣＣＤ防抖是以移动ＣＣＤ自身来补偿抖动造成的光轴偏移量；电子防抖是通过数字图像处理技术对抖动后成的像进行修正恢复。３种防抖方法各有优劣，但是光学防抖在一些情况下防抖效果显著，应用前景广阔。

    １９９４年日本Ｎｉｋｏｎ公司推出具有“ＶＲ”减震系统的袖珍相机，第一次将光学防抖技术引入相机领域，全称是“Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ”。１９９５年日本Ｃａｎｏｎ公司推出世界上第一只带有图像稳定器镜头ＥＯＳ　７５～３００ ｍｍ　ｆ／４～５．６ＩＳ，ＩＳ是“Ｉｍａｇｅ　Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ”的简称。“ＶＲ”和“ＩＳ”技术在原理上大致相同。之后，Ｐａｎａｓｏｎｉｃ的ＯＩＳ（ＯｐｔｉｃａｌＩｍａｇｅ　Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ）技术在防抖组件中引入磁悬浮技术，Ｓｏｎｙ在防抖组件中只有一枚移动镜片。

    光学防抖技术正向小体积、多驱动方向发展，有望能在手机照相机等微相机系统上实现防抖功能［１］。同时，光学防抖技术与机械减振、电子防抖相结合，实现光机电一体化的高精度、高可靠性和高效率的结合。随着航空相机和工业相机等成像系统数字化，电子防抖方式灵活、体积小、成本低等优点，在机械减振系统大幅度减振后和光学防抖技术有机地结合，也将成为稳像技术发展的趋势之一。

    １　光学防抖

    １．１　光学防抖原理

    在成像过程中，常常会因为成像设备与被摄物体之间的相对运动，导致图像模糊［２］。在使用数码相机时，在按下相机快门后的曝光时间内抖动就会使得光轴偏移，从而严重影响图像清晰度和分辨率等性能［３］。从抖动的形式来看：可以将照相过 程的相机上下左右前后 的平 移称之 “平动”；将照相过程中相机的倾斜称之为“倾角”。在“平动”抖动过程中，若曝光时间较短，那么可以看作被摄物相对像平面做匀速直线运动，偏移量ｄ与被摄物的距离成反比；在“倾角”抖动过程中，那么可以看作被摄物相对像平面附近的轴做旋转运动，偏移量ｄ与旋转角度成正比，显然，“倾角”抖动对成像造成的影响相对“平动”抖动大得多［４］。因此，在长距离拍摄静态目标时，“平动”抖动往往可以忽略。抖动对成像的影响及光学防抖原理如图１所示。