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[其它] 摄像头基础知识扫盲
Marcus19
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发表于 2017-09-25 10:04:04  只看楼主 

 手机摄像头常用的结构如下图37.1所示,主要包括镜头,基座,传感器以及PCB部分。

wps36FF.tmp

图37.1

CCM(compact camera module)种类

  1.FF(fixed focus)定焦摄像头

  目前使用最多的摄像头,主要是应用在30万和130万像素的手机产品。

2.MF(micro focus)两档变焦摄像头

主要用于130万和200万像素的手机产品,主要用于远景和近景,远景拍摄风景,近景拍摄名片等带有磁条码的物体。

3.AF(auto focus)自动变焦摄像头

主要用于高像素手机,具有MF功能,用于200万和300万像素手机产品。

4.ZOOM 自动数码变焦摄像头

主要用于更高像素的要求,300万以上的像素品质。

Lens部分

对于lens来说,其作用就是滤去不可见光,让可见光进入,并投射到传感器上,所以lens相当于一个带通滤波器。

wps3700.tmp

CMOS Sensor部分

   对于现在来说,sensor主要分为两类,一类是CMOS,一类是CCD,而且现在CMOS是一个趋势。

对于镜头来讲,一个镜头只能适用于一种传感器,且一般镜头的尺寸应该和sensor的尺寸一致。

对于sensor来说,现在仍然延续着Bayer阵列的使用,如下图37.2所示,图37.3展示了工作流程,光照à电荷à弱电流àRGB信号àYUV信号。

wps3711.tmp

图37.2

wps3712.tmp

图37.3

wps3713.tmp

图37.4

  图37.4展示了sensor的工作原理,这和OV7670以及OV7725完全相同。

像素部分

  那么对于像素部分,我们常常听到30万像素,120万像素等等,这些代表着什么意思呢?图37.5解释了这些名词。

wps1A3.tmp

图37.5

   那么由上面的介绍,可以得出,我们以30万像素为例, 30万像素 ~= 640 * 480 = 30_7200;可见所谓的像素数也就是一帧图像所具有的像素点数,我们可以联想图像处理的相关知识,这里的像素点数的值,也就是我们常说的灰度值。像素数越高,当然显示的图像的质量越好,图像越清晰,但相应的对存储也提出了一定的要求,在图像处理中,我们也会听到一个概念,叫做分辨率,其实这个概念应该具体化,叫做图像的空间分辨率,例如72ppi,也就是每英寸具有72个像素点,比较好的相机,能达到490ppi。

wpsB21D.tmp

常见的sensor厂商

wpsB22E.tmp

  现在大部分市场被OV豪威科技供给所占据着,micron也占有一定的市场份额。

Sensor的封装

   目前的sensor的封装形式,主要有两种CSP,DICE,CSP所对应的制程为SMT,DICE所对应的制程是COB,关于相关概念解释如下:

CSP:chip scale package,主要由OV在用此封装格式。

COB封装即chip On board,就是将裸芯片用导电或非导电胶粘附在互连基板上,然后进行引线键合实现其电气连接,主要是samsung和micron在用。

那么两种封装形式如下图所示。

wpsB23F.tmp

聚焦原理

wpsB24F.tmp

对于AF和AZ形式的摄像头来说,那么要实现自动对焦的方法,基本上也就是利用音圈马达(voice coil  motor),步进马达(stepping motor),压电马达(piezoelectric motor),这里主要介绍一下音圈马达是如何工作的。

wpsADB.tmpwpsAEC.tmp

wpsB5A.tmpwpsB99.tmp

  在上面的描述中,提到过MTF,即模量传递函数。

wpsBAA.tmp

wpsBCA.tmp

关于镜头和sensor几点说明

Blemish(污垢)

wpsC19.tmp

wpsC2A.tmp

Shading(明暗差别)

wpsC3A.tmp

wpsC4B.tmp

Color performance and gray scale

wpsC4C.tmp

  这两个参数一个是反应色彩还原,一个是反应灰度色阶分辨。

View angle /distortion

wpsC5D.tmp

一般以对角线作为标准,这个是由镜头决定的。

wpsC6D.tmp

曲变,主要有桶形和枕形,可接受的标准不超过1%。

wpsC7E.tmp

  这里关于白平衡(AWB)进行一些说明,白平衡指的是在光线不断变化的情况下,对色彩准确重现的能力,一般的传感器都有自动白平衡功能。

CRA部分

wps7ADB.tmp

  由上面的描述可以知道,最大的能够聚焦到传感器上面,并且能够覆盖整个像素平面。Lens的CRA最好和 sensor CRA 匹配,若是有偏差,最好不要偏差2°。

Lens:CRA小于sensorCRA,会出现四周偏暗的情况,此时光线达不到pixel的边缘;

lensCRA大于sensorCRA,光线折射到临近的pixel,导致pixel之间出现串扰,出现图像的偏色,在图像四周变现的更明显,因为CRA从图像中心到四周是呈曲线状上升,逐渐变大的。


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    发表于 2017-09-27 19:59:21 
    技术问题,回答得专家指数,快速升级
    学习了,增加了对镜头的了解。

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