攝像頭模組知識(shí)介紹

關(guān)于攝像頭模組知識(shí)介紹目錄二、結(jié)構(gòu)及工作原理一、攝像頭模組簡(jiǎn)介三、關(guān)鍵組件介紹四、技術(shù)指標(biāo)及相關(guān)術(shù)語(yǔ)五、技術(shù)發(fā)展第2頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天一攝像頭模組簡(jiǎn)介第3頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天概念

攝像頭（CAMERA）又稱為電腦相機(jī)、電腦眼等，它作為一種視頻輸入設(shè)備，在過(guò)去被廣泛的運(yùn)用于視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程醫(yī)療及實(shí)時(shí)監(jiān)控等方面。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)速度的不斷提高，再加上感光成像器件技術(shù)的成熟并大量用于攝像頭的制造上，這使得它的價(jià)格降到普通人可以承受的水平?，F(xiàn)在，CAMERA被廣泛應(yīng)用于mobilephone、PDA及TabletPC，這樣也促進(jìn)感光成像技術(shù)的進(jìn)一步提高，例如500萬(wàn)像素、800萬(wàn)像素、1000萬(wàn)等。第4頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天發(fā)展及應(yīng)用全球第一款內(nèi)置攝像頭的手機(jī)—分辨率:90×130像素：10WSensor：CCD2000年9月

夏普J(rèn)-SH04第5頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天發(fā)展及應(yīng)用全球第一款內(nèi)置1000攝像頭的手機(jī)—像素：1000WSensor：CCD變焦：3X光學(xué)和5X數(shù)字2006年三星SCH-B600第6頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天公司采用攝像頭模組的產(chǎn)品—PDA分辨率:2048×1536像素：300WSensor：CMOS發(fā)展及應(yīng)用第7頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、緊湊攝像模組(CompactCamaraModule)2、CMOS攝像模組(CmosCamaraModule)3、手機(jī)攝像模組(CellphoneCamaraModule)CCM定義第8頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天

CCM外觀第9頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天分類Digitalcamera數(shù)字式

數(shù)字?jǐn)z像頭是直接將攝像單元和視頻捕捉單元集成在一起，然后通過(guò)串、并口或者USB接口連接到HOSTSYSTEM上?，F(xiàn)在CAMERA市場(chǎng)上的攝像頭基本以數(shù)字?jǐn)z像頭為主，而數(shù)字?jǐn)z像頭中又以使用新型數(shù)據(jù)傳輸接口的USB數(shù)字?jǐn)z像頭為主（獨(dú)立），在手機(jī)上主要是直接通過(guò)IO(BTB,USB,MINIUSB…)與HOSTSYSTEM連接，經(jīng)過(guò)HOSTSYSTEM的編輯后以數(shù)字信號(hào)輸出到DISPLAY上顯示。目前CAMERA市場(chǎng)上主流的CAMERA全部是DIGITALCAMERA。Simulantcamera模擬式

模擬攝像頭是將視頻采集設(shè)備產(chǎn)生的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而將其儲(chǔ)存到SYSTEMMEMORY里。模擬攝像頭捕捉到的視頻信號(hào)必須經(jīng)過(guò)特定的視頻捕捉卡將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字模式，并加以壓縮后才可以轉(zhuǎn)換到HOSTSYSTEM上運(yùn)用，經(jīng)過(guò)HOSTSYSTEM的編輯，通過(guò)DISPLAY顯示和輸出。第10頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天二結(jié)構(gòu)及工作原理第11頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天CCM主要組成部分

CCM主要的組成部分由:鏡頭(Lens)，紅外濾光片（IRFilter），圖像傳感器（SensorIC）、數(shù)字信號(hào)處理（DSP）及軟板（FPC），其中有些SensorIC是集成了DSP，有些是沒(méi)有集成DSP，沒(méi)有集成DSP的module需要外部外掛DSP。第12頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天Sensor內(nèi)部工作原理

外部光線穿過(guò)Lens后，經(jīng)過(guò)IRFilter濾波后照射到Sensor面上，Sensor將從Lens上傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的光線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再通過(guò)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。如果Sensor沒(méi)有集成DSP，則通過(guò)DVP的方式傳輸?shù)絙aseband，此時(shí)的數(shù)據(jù)格式是RAWRGB。第13頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天OV3640結(jié)構(gòu)圖

OV3640集成了DSP，則RAWDATA數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)AWB、ColorMatrix、LensShading、Gamma、Sharpness、AE和De-noise處理，后輸出YUV或者RGB格式的數(shù)據(jù)。第14頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天DVP傳輸方式介紹DVP(DigitalVideoPort)分為三個(gè)部分：1）輸出總線；2）輸入總線；3）電源總線。第15頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天DataPathofImagesinOMAPISPISP第16頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天三關(guān)鍵組件介紹第17頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天Lens（鏡頭）

一般CAMERA的鏡頭結(jié)構(gòu)是有幾片透鏡組成，分有塑膠透鏡（PLASTIC)和玻璃透鏡(GLASS)，通常CAMERA用的鏡頭結(jié)構(gòu)有：1P。2P，1G1P，1G3P，2G2P，4G等。透鏡越多，成本越高；玻璃透鏡比塑膠透鏡貴，但是玻璃透鏡的成像效果比塑膠透鏡的成像效果要好。目前市場(chǎng)上針對(duì)MobilePhone配置的CAMERA以1G3P（1片玻璃透鏡和3片塑膠透鏡組成）為主，目的是降低成本。第18頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天Lens（鏡頭）作用：將影像捕捉后呈現(xiàn)在圖像感光器上焦距：EFL(EffectiveFocalLength)一般用f表示。定義：在光學(xué)系統(tǒng)中，主平面到焦點(diǎn)的距離。視場(chǎng)角：ViewAngle(FieldOfView)一般用ω表示半視角。定義：入瞳中心對(duì)物的張角或出瞳中心對(duì)像的張角。光圈（相對(duì)孔徑）定義：焦距與入瞳直徑之比，一般用F或F/NO表示?；儯篋istortion定義：實(shí)際像高與理想像高的差異，分桶形和枕形畸變，在光學(xué)設(shè)計(jì)中，通常用q’來(lái)表示，一般采用百分比形式。相對(duì)照度：RelativeIlluminance定義：邊緣亮度與中心亮度之比，一般要大于55%，否則容易出現(xiàn)黑角現(xiàn)象。

鏡頭廠家主要集中在臺(tái)灣、日本和韓國(guó)，鏡頭這種光學(xué)技術(shù)含量最高的產(chǎn)業(yè)具備非常高的產(chǎn)業(yè)門檻，極少有新企業(yè)進(jìn)入此領(lǐng)域，臺(tái)灣企業(yè)更是成本優(yōu)勢(shì)明顯，市場(chǎng)占有率超過(guò)65%。第19頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天紅外濾光片（IRFilter）紅外濾光片：消除投射到Sensor上不必要的光線，防止Sensor產(chǎn)生偽色/波紋，以提高其有效分辨率和彩色還原性。

RGB原色分色法:就是三原色分色法，幾乎所有的人類眼睛可以識(shí)別的顏色都可以通過(guò)R.G.B來(lái)組成，RGB就是通過(guò)這三個(gè)通道的顏色調(diào)節(jié)而成。

CMYK補(bǔ)色分色法:由四個(gè)通道的顏色配合而成，分別是青（C）、洋紅（M）、黃（Y）、黑（K），但是調(diào)節(jié)出來(lái)的顏色不如RGB的顏色多。第20頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天SensorIC在攝像頭模組的主要組件中，最重要的個(gè)人認(rèn)為就是圖像傳感器了，因?yàn)楦泄馄骷?duì)成像質(zhì)量的重要性不言而喻。Sensor將從lens上傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的光線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再通過(guò)內(nèi)部的DA轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。由于Sensor的每個(gè)pixel只能感光R光、B光或G光，因此每個(gè)像素此時(shí)存貯的是單色的，我們稱之為RAWDATA數(shù)據(jù)。要想將每個(gè)像素的RAWDATA數(shù)據(jù)還原成三基色，就需要ISP來(lái)處理。種類：CCD（ChargeCoupleDevice）:電荷耦合器件CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor）:互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體第21頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天SensorICCCD、CMOS比較SonyICX452：1/1.8英寸、513萬(wàn)像素OV3610：1/4英寸、300萬(wàn)像素第22頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天SensorICCCD傳感器模塊日本廠商主導(dǎo)、CMOS傳感器模組美國(guó)、韓國(guó)廠商主導(dǎo)。目前國(guó)內(nèi)及全球Sensor的使用情況

全球CCD模組市場(chǎng)有超過(guò)90％的市場(chǎng)份額由日本廠商壟斷而且多用于數(shù)碼相機(jī)和日本本土的手機(jī)攝像頭，且索尼、松下、夏普為市場(chǎng)龍頭。CMOS

傳感器模組由美商OmniVision（豪威）、Agilent（安捷倫）、Micron（美光）為龍頭，韓國(guó)三星、現(xiàn)代、臺(tái)灣原相、銳相為中堅(jiān)，掌握著全球CMOS傳感器模組市場(chǎng)。目前在國(guó)內(nèi)還是OmniVision（簡(jiǎn)稱OV）一統(tǒng)天下，其余Sensor相互并存的局面，OV目前占了國(guó)內(nèi)整個(gè)市場(chǎng)的85%以上。第23頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天數(shù)字信號(hào)處理芯片DSPDSP（DigitalSignalProcessing）通過(guò)一系列復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法運(yùn)算，對(duì)數(shù)字圖像信號(hào)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理（RGB/YUV→JPEG），并把處理后的信號(hào)傳到存儲(chǔ)或顯示部件。DSP結(jié)構(gòu)框架:(1).ISP（imagesignalprocessor）（鏡像信號(hào)處理器）(2).JPEGencoder（JPEG圖像解碼器）第24頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天常見(jiàn)的連接方式金手指(ZIF)連接連接器(Connector)連接插座(Socket)連接第25頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天四技術(shù)指標(biāo)及相關(guān)術(shù)語(yǔ)第26頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天分辨率（Resolution）分辨率是用于度量位圖圖像內(nèi)數(shù)據(jù)量多少的一個(gè)參數(shù)，通常用像素來(lái)表示。簡(jiǎn)單地說(shuō)，攝像頭的分辨率是指攝像頭解析圖象的能力，也即攝像頭的影像傳感器的像素?cái)?shù)。最高分辨率就是指攝像頭能最高分辨圖像能力的大小，即攝像頭的最高像素?cái)?shù)。500W像素：QSXGA（2592x1944）300W像素：QXGA（2048x1536）130W像素：SXGA(1280x1024)80W像素：XGA(1024x768)50W像素：SVGA(800x600)30W像素：VGA(640x480)10W像素：CIF(352x288)分辨率以乘法形式表示，如1024x768，“1024”表示屏幕上水平方向顯示的點(diǎn)數(shù)，“768”表示垂直方向的點(diǎn)數(shù)。第27頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天像素（Pixels）

“像素”是相機(jī)感光器件上的感光最小單位。就像是光學(xué)相機(jī)的感光膠片的銀粒一樣，記憶在數(shù)碼相機(jī)的“膠片”（存儲(chǔ)卡）上的感光點(diǎn)就是像素；要想得到分辨率高（也就是細(xì)膩的照片），就必須保證有一定的像素?cái)?shù)；照片的清晰度不是取決于像素?cái)?shù)，而是取決于像素的“點(diǎn)密度”（就是圖片的分辨率）（用ppi表示，單位是“像素/英寸”），“像素?cái)?shù)”和“點(diǎn)密度”是兩個(gè)概念，“像素?cái)?shù)”（點(diǎn)數(shù)）是感光點(diǎn)的總量，而“點(diǎn)密度”是單位面積上的點(diǎn)數(shù)（像素點(diǎn)），只有單位面積上的感光點(diǎn)數(shù)越多，拍出的照片才越細(xì)膩。所以，反映照片清晰程度的參數(shù)是“點(diǎn)密度”（圖片分辨率），而非總的點(diǎn)數(shù)。第28頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖像格式(imageFormat/Colorspace)RGB格式:

采用這種編碼方法，每種顏色都可用三個(gè)變量來(lái)表示紅色、綠色以及藍(lán)色的強(qiáng)度。每一個(gè)像素有三原色R紅色、G綠色、B藍(lán)色組成。常用格式：RGB24，RGB444，RGB565等。YUV格式:

是被歐洲電視系統(tǒng)所采用的一種顏色編碼方法，屬于PAL。其中“Y”表示明亮度(Luminance或Luma)，就是灰階值；而“U”和“V”表示色度(Chrominance或Chroma)，是描述影像色彩及飽和度，用于指定像素的顏色。常用格式：YUV422，YUV420等。RAWDATA格式:

是CCD或CMOS在將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)時(shí)的電平高低的原始記錄，單純地將沒(méi)有進(jìn)行任何處理的圖像數(shù)據(jù)，即攝像元件直接得到的電信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理而得到的。第29頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天白平衡處理技術(shù)（AWB）定義：要求在不同色溫環(huán)境下，照白色的物體，屏幕中的圖像應(yīng)也是白色的。色溫表示光譜成份，光的顏色。色溫低表示長(zhǎng)波光成分多。當(dāng)色溫改變時(shí)，光源中三基色（紅、綠、藍(lán)）的比例會(huì)發(fā)生變化，需要調(diào)節(jié)三基色的比例來(lái)達(dá)到彩色的平衡，這就是白平衡調(diào)節(jié)的實(shí)際。如中午時(shí)分拍照，到了夕陽(yáng)時(shí)候拍照的兩種色調(diào)是不一樣的，此時(shí)便需要利用白平衡功能來(lái)做修正使得在任何光源下拍攝一塊白色物體都是白色，其他的顏色也要求準(zhǔn)確的還原。應(yīng)用：場(chǎng)景模式第30頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天變焦（ZOOM）變焦分兩種，一種是數(shù)字變焦（DigitalZoom）；一種是光學(xué)變焦（OpticalZoom）。手機(jī)上，多數(shù)都采用數(shù)碼變焦。

數(shù)碼變焦是通過(guò)攝像頭模組內(nèi)部的處理器，原來(lái)sensor上的一部份像素使用“插值”處理手段將畫面放大到整個(gè)畫面，從而達(dá)到放大目的。這種手法如同用圖像處理軟件把圖片的面積改大。由于焦距沒(méi)有變化，圖像質(zhì)量是相對(duì)于正常情況下較差。因此，數(shù)字變焦并沒(méi)有太大的實(shí)際意義

光學(xué)變焦是通過(guò)鏡頭、物體和焦點(diǎn)三方的位置發(fā)生變化而產(chǎn)生的。當(dāng)成像面在水平方向運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，視角和焦距就會(huì)發(fā)生變化，更遠(yuǎn)的景物變得更清晰，讓人感覺(jué)像物體遞進(jìn)的感覺(jué)。第31頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天彩色深度（色彩位數(shù)，BitDepth）反映對(duì)色彩的識(shí)別能力和成像的色彩表現(xiàn)能力，即用多少位的二進(jìn)制數(shù)字來(lái)記錄三種原色；非專業(yè)相機(jī)的Sensor一般是24位，專業(yè)型相機(jī)的Sensor至少是36位的；

24位的Sensor，感光單元能記錄的光亮度值最多有2^8=256級(jí)，每一種原色用一個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)字來(lái)記錄，最多記錄的色彩是256×256×256約1677萬(wàn)種；