攝像頭模組知識(shí)介紹課件

1、攝像頭模組（CCM）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)語五、技術(shù)發(fā)展一 攝像頭模組簡(jiǎn)介發(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公司采用攝像頭模組的產(chǎn)品 PDA分辨率: 20481536像素： 300WSensor：CMOS發(fā)展及應(yīng)用1、緊湊攝像模組(Compact Camara Module)2、CMOS 攝像模組(Cmo

2、s Camara Module)3、手機(jī)攝像模組(Cellphone Camara Module)CCM 定義 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(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(hào)輸出到DISPLAY上顯示。目前CAMERA市場(chǎng)上主流的CAMERA全

3、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(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而將其儲(chǔ)存到SYSTEM MEMORY 里。模擬攝像頭捕捉到的視頻信號(hào)必須經(jīng)過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HOST SYSTEM上運(yùn)用，經(jīng)過HOST SYSTEM的編輯，通過DISPLAY顯示和輸出。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(hào)處理（DSP）及軟板（FPC），其中有些Sensor IC是集成了DSP，有些是沒有集

4、成DSP，沒有集成DSP的module需要外部外掛DSP。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)。DVP傳輸方式介紹DVP(Digital Video Port)分為三個(gè)部分： 1）輸出總線； 2）輸入總線； 3）電源總線。Data Path of Images in OMAP ISPISP三 關(guān)鍵組件介紹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

5、(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)Mobile Phone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。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(shí)別的顏色都可以通過R.G.B來組成，RGB就是通過這三個(gè)通道的顏色調(diào)節(jié)而成。 C

6、MYK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)出來的顏色不如RGB的顏色多。Sensor IC 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)過來的光線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再通過內(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RAW DATA數(shù)據(jù)。要想將每個(gè)像素的RAW DATA數(shù)據(jù)還原成三基色，就需要ISP來處理。種類： CCD（Charge Couple Device）:電荷耦合

7、器件 CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor ）:互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 Sensor IC CCD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

8、）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。數(shù)字信號(hào)處理芯片DSPDSP（Digital Signal Processing）通過一系列復(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/YUVJPEG），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（image signal processor）（鏡像信號(hào)處理器）(2). JPEG encoder（JPEG圖像解碼器）四 技術(shù)指標(biāo)及相關(guān)術(shù)語分辨率（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)，通常用像素來表示。簡(jiǎn)單地說，攝像頭的分辨率是指攝像頭解析

9、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（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(diǎn)數(shù)，“768”表示垂直方向的點(diǎn)數(shù)。像素（Pixels） “像素”是相機(jī)感光器件上的感光

10、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)。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

11、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

12、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)字變焦并沒有太大的實(shí)際意義 光學(xué)變焦是通過鏡頭、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，讓人感覺像物體遞進(jìn)的感覺。彩色深度（色彩位數(shù)，Bit Depth） 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(jí)，每一

13、種原色用一個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)字來記錄，最多記錄的色彩是256256256約1677萬種； 36 位的Sensor，感光單元能記錄的光亮度值最多有212=4096級(jí)，每一種原色用一個(gè)12 位的二進(jìn)制數(shù)字來記錄，最多記錄的色彩是4096 4096 4096約68.7億種。 鏡頭均勻性也就是畫面中心的影像的明亮度到四周邊的明亮度的比值，用來描述拍照（特別是白色畫面）的均勻性，行業(yè)內(nèi)稱為：Lens Shading鏡頭均勻性（ Lens Shading ）Lens Shading OFFLens Shading ON對(duì)于2M以上一般要求鏡頭的均勻性要大于85%四 技術(shù)發(fā)展背照式CMOS（BSI）優(yōu)勢(shì)： 1

14、）在傳統(tǒng)CMOS感光元件中，感光二極管位于電路晶體管后方，進(jìn)光量會(huì)因遮擋受到影響；而背照式CMOS將它掉轉(zhuǎn)方向，讓光線首先進(jìn)入感光二極管，從而增大感光量； 2）顯著提高低光照條件下的拍攝效果，同時(shí)也降低了像素之間的干擾，消除了早期正面照射CMOS傳感器存在的噪聲問題。 典型機(jī)型：iphone4S，魅族mx，HTC Sensation XL，索尼 LT26i 背照式CMOS圖像傳感器是相機(jī)領(lǐng)域的熱門，在未來將會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)爆發(fā)式的增長(zhǎng)，也會(huì)對(duì)CCD市場(chǎng)形成有力的沖擊。PureView 2012世界移動(dòng)通信大會(huì)(MWC 2012)”主題展會(huì)上，諾基亞發(fā)布了首款使用PureView技術(shù)的手機(jī)諾基亞808 PureView，搭載