摄像头模组基础

 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。

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。

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。

图37.2

图37.3

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。

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。

常见的sensor厂商

  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。

聚焦原理

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。

  在上面的描述中，提到过MTF，即模量传递函数。

关于镜头和sensor几点说明

Blemish(污垢)

Shading（明暗差别）

Color performance and gray scale

  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

一般以对角线作为标准，这个是由镜头决定的。

曲变，主要有桶形和枕形，可接受的标准不超过1%。

  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

  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。