攝像頭模組知識介紹

1、關(guān)于攝像頭模組知識介紹第一張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月目錄二、結(jié)構(gòu)及工作原理一、 攝像頭模組簡介三、關(guān)鍵組件介紹四、技術(shù)指標(biāo)及相關(guān)術(shù)語五、技術(shù)發(fā)展第二張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月一 攝像頭模組簡介第三張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月概念 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，在過去被廣泛的運用于視頻會議、遠(yuǎn)程醫(yī)療及實時監(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，這使得它的價格降到普通人可以承受的水平?，F(xiàn)在，CAMERA被廣泛應(yīng)用于mobile phone、PD

2、A及Tablet PC，這樣也促進(jìn)感光成像技術(shù)的進(jìn)一步提高，例如500萬像素、800萬像素、1000萬等。第四張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月發(fā)展及應(yīng)用全球第一款內(nèi)置攝像頭的手機(jī) 分辨率: 90130像素： 10WSensor：CCD2000年9月 夏普J(rèn)-SH04第五張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月發(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第六張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月公司采用攝像頭模組的產(chǎn)品 PDA分辨率: 20481536像素： 300WSensor：CM

3、OS發(fā)展及應(yīng)用第七張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月1、緊湊攝像模組(Compact Camara Module)2、CMOS 攝像模組(Cmos Camara Module)3、手機(jī)攝像模組(Cellphone Camara Module)CCM 定義第八張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 CCM 外觀第九張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 分類Digital camera 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，然后通過串、并口或者USB接口連接到HOST SYSTEM上?，F(xiàn)在CAMERA市場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

4、新型數(shù)據(jù)傳輸接口的USB數(shù)字?jǐn)z像頭為主（獨立），在手機(jī)上主要是直接通過IO(BTB, USB, MINI USB)與HOST SYSTEM連接，經(jīng)過HOST SYSTEM的編輯后以數(shù)字信號輸出到DISPLAY上顯示。目前CAMERA市場上主流的CAMERA全部是DIGITAL CAMERA。Simulant camera 模擬式 模擬攝像頭是將視頻采集設(shè)備產(chǎn)生的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，進(jìn)而將其儲存到SYSTEM MEMORY 里。模擬攝像頭捕捉到的視頻信號必須經(jīng)過特定的視頻捕捉卡將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字模式，并加以壓縮后才可以轉(zhuǎn)換到HOST SYSTEM上運用，經(jīng)過HOST SYSTEM的編輯

5、，通過DISPLAY顯示和輸出。第十張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月二 結(jié)構(gòu)及工作原理第十一張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月CCM主要組成部分 CCM主要的組成部分由: 鏡頭(Lens)，紅外濾光片（IR Filter），圖像傳感器（Sensor IC）、數(shù)字信號處理（DSP）及軟板（FPC），其中有些Sensor IC是集成了DSP，有些是沒有集成DSP，沒有集成DSP的module需要外部外掛DSP。第十二張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月Sensor內(nèi)部工作原理 外部光線穿過Lens后，經(jīng)過IR Filter濾波后照射到Sensor面上， Sensor將從Le

6、ns上傳導(dǎo)過來的光線轉(zhuǎn)換為電信號，再通過內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。如果Sensor沒有集成DSP，則通過DVP的方式傳輸?shù)絙aseband，此時的數(shù)據(jù)格式是RAW RGB。第十三張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月OV3640結(jié)構(gòu)圖 OV3640集成了DSP，則RAW DATA 數(shù)據(jù)經(jīng)過AWB、Color Matrix、Lens Shading、Gamma、Sharpness、AE和De-noise處理，后輸出YUV或者RGB格式的數(shù)據(jù)。第十四張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月DVP傳輸方式介紹DVP(Digital Video Port)分為三個部分： 1）輸出總線； 2）輸

7、入總線； 3）電源總線。第十五張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月Data Path of Images in OMAP ISPISP第十六張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三 關(guān)鍵組件介紹第十七張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月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。目前市場上針對Mobile Phone配置的CAMERA

8、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。第十八張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月Lens （鏡頭）作用：將影像捕捉后呈現(xiàn)在圖像感光器上焦距：EFL (Effective Focal Length) 一般用 f 表示。定義：在光學(xué)系統(tǒng)中，主平面到焦點的距離。視場角：View Angle (Field Of View) 一般用表示半視角。定義：入瞳中心對物的張角或出瞳中心對像的張角。光圈（相對孔徑）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)計中，通常用q來表示，一般采用百分

9、比形式。相對照度：Relative Illuminance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灣、日本和韓國，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，臺灣企業(yè)更是成本優(yōu)勢明顯，市場占有率超過65%。第十九張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月紅外濾光片（IR Filter）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別的顏色都可以通過R.G.B來組成，RGB就是通過這

10、三個通道的顏色調(diào)節(jié)而成。 CMYK補(bǔ)色分色法: 由四個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)出來的顏色不如RGB的顏色多。第二十張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月Sensor IC 在攝像頭模組的主要組件中，最重要的個人認(rèn)為就是圖像傳感器了，因為感光器件對成像質(zhì)量的重要性不言而喻。 Sensor將從lens上傳導(dǎo)過來的光線轉(zhuǎn)換為電信號，再通過內(nèi)部的DA轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。由于Sensor的每個pixel只能感光R光、B光或G光，因此每個像素此時存貯的是單色的，我們稱之為RAW DATA數(shù)據(jù)。要想將每個像素的RAW DATA數(shù)據(jù)還原成三基色，就需要ISP

11、來處理。種類： CCD（Charge Couple Device）:電荷耦合器件 CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor ）:互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 第二十一張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月Sensor ICCCD、CMOS 比較 Sony ICX452：1/1.8英寸、513萬像素OV3610：1/4英寸、300萬像素 第二十二張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月Sensor IC CCD傳感器模塊日本廠商主導(dǎo)、CMOS傳感器模組美國、韓國廠商主導(dǎo)。目前國內(nèi)及全球Sensor的使用情況 全球CCD模組市場有超過90的市場份額由日

12、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，韓國三星、現(xiàn)代、臺灣原相、銳相為中堅，掌握著全球CMOS傳感器模組市場。 目前在國內(nèi)還是OmniVision（簡稱OV）一統(tǒng)天下，其余Sensor相互并存的局面，OV目前占了國內(nèi)整個市場的85%以上。第二十三張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月數(shù)字信號處理芯片DSPDSP（Digital Signal Processing）通過一系列復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法運算，對數(shù)字圖像信號參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理（RGB/YUV

13、JPEG），并把處理后的信號傳到存儲或顯示部件。DSP結(jié)構(gòu)框架:(1). ISP（image signal processor）（鏡像信號處理器）(2). JPEG encoder（JPEG圖像解碼器）第二十四張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月常見的連接方式金手指(ZIF)連接連接器(Connector)連接插座(Socket)連接第二十五張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月四 技術(shù)指標(biāo)及相關(guān)術(shù)語第二十六張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月分辨率（Resolution） 分辨率是用于度量位圖圖像內(nèi)數(shù)據(jù)量多少的一個參數(shù)，通常用像素來表示。簡單地說，攝像頭的分辨率是指攝像頭解析

14、圖象的能力，也即攝像頭的影像傳感器的像素數(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數(shù)。500W像素：QSXGA（2592 x1944）300W像素：QXGA（2048 x1536）130W像素：SXGA (1280 x1024) 80W像素： XGA (1024 x768) 50W像素： SVGA (800 x600) 30W像素： VGA (640 x480) 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數(shù)，“768”表示垂直方向的點數(shù)。第二十七張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月像

15、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”（存儲卡）上的感光點就是像素；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數(shù)； 照片的清晰度不是取決于像素數(shù)，而是取決于像素的“點密度”（就是圖片的分辨率）（用ppi表示，單位是“像素/英寸”），“像素數(shù)”和“點密度”是兩個概念，“像素數(shù)”（點數(shù)）是感光點的總量，而“點密度”是單位面積上的點數(shù)（像素點），只有單位面積上的感光點數(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“點密度”（圖片分辨率），而非總的點數(shù)。第二十八張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2

16、022年6月圖像格式(image Format/ Color space)RGB格式: 采用這種編碼方法，每種顏色都可用三個變量來表示紅色、綠色以及藍(lán)色的強(qiáng)度。每一個像素有三原色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。RAW DATA格式: 是CCD或CMOS在將光信號轉(zhuǎn)換為

17、電信號時的電平高低的原始記錄，單純地將沒有進(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進(jìn)行數(shù)字化處理而得到的。第二十九張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月白平衡處理技術(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。色溫低表示長波光成分多。當(dāng)色溫改變時，光源中三基色（紅、綠、藍(lán)）的比例會發(fā)生變化，需要調(diào)節(jié)三基色的比例來達(dá)到彩色的平衡，這就是白平衡調(diào)節(jié)的實際。 如中午時分拍照，到了夕陽時候拍照的兩種色調(diào)是不一樣的，此時便需要利用白平衡功能來做修正 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

18、景模式第三十張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月變焦（ZOOM） 變焦分兩種，一種是數(shù)字變焦（ Digital Zoom ）；一種是光學(xué)變焦（ Optical Zoom）。手機(jī)上，多數(shù)都采用數(shù)碼變焦。 數(shù)碼變焦是通過攝像頭模組內(nèi)部的處理器，原來sensor上的一部份像素使用“插值”處理手段將畫面放大到整個畫面，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。由于焦距沒有變化，圖像質(zhì)量是相對于正常情況下較差。因此，數(shù)字變焦并沒有太大的實際意義 光學(xué)變焦是通過鏡頭、物體和焦點三方的位置發(fā)生變化而產(chǎn)生的。當(dāng)成像面在水平方向運動的時候，視角和焦距就會發(fā)生變化，更遠(yuǎn)的景物變得更清晰，讓人感覺像物體遞進(jìn)的感覺。第三十一張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月彩色深度（色彩位數(shù)，Bit Depth） 反映對色彩的識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28=256級，每一種原色用一個8位的二進(jìn)制數(shù)字來記錄，最多記錄的色彩是256256256約1677