摄像头模组知识介绍

1、 摄像头（摄像头（CAMERACAMERA）又称为电脑相机、电脑眼等，它作为一又称为电脑相机、电脑眼等，它作为一种视频输入设备，在过去被广泛的运用于视频会议、远程医疗及种视频输入设备，在过去被广泛的运用于视频会议、远程医疗及实时监控等方面。随着互联网技术的发展，网络速度的不断提高，实时监控等方面。随着互联网技术的发展，网络速度的不断提高，再加上感光成像器件技术的成熟并大量用于摄像头的制造上，这再加上感光成像器件技术的成熟并大量用于摄像头的制造上，这使得它的价格降到普通人可以承受的水平。现在，使得它的价格降到普通人可以承受的水平。现在，CAMERACAMERA被广泛被广泛应用于应用于mobile

2、 phonemobile phone、PDAPDA及及Tablet PCTablet PC，这样也促进感光成像技，这样也促进感光成像技术的进一步提高，例如术的进一步提高，例如500500万像素、万像素、800800万像素、万像素、10001000万等。万等。全球第一款内置摄像头的手机全球第一款内置摄像头的手机 分辨率分辨率: 90: 90130130像素像素： 10W10WSensorSensor：CCDCCD20002000年年9 9月月 夏普夏普J-SH04J-SH04全球第一款内置全球第一款内置10001000摄像头的手机摄像头的手机 像素像素： 1000W1000WSensorSens

3、or：CCDCCD变焦：变焦：3X3X光学和光学和5X5X数字数字20062006年年 三星三星SCH-B600SCH-B600公司采用摄像头模组的产品公司采用摄像头模组的产品 PDA PDA分辨率分辨率: 2048: 204815361536像素像素： 300W300WSensorSensor：CMOSCMOS1 1、紧凑摄像模组、紧凑摄像模组(Compact Camara Module)(Compact Camara Module)2 2、CMOS CMOS 摄像模组摄像模组(Cmos Camara Module)(Cmos Camara Module)3 3、手机摄像模组、手机摄像模组(

4、Cellphone Camara Module)(Cellphone Camara Module) 数字摄像头是直接将摄像单元和视频捕捉单元集成在一起，然后数字摄像头是直接将摄像单元和视频捕捉单元集成在一起，然后通过串、并口或者通过串、并口或者USBUSB接口连接到接口连接到HOST SYSTEMHOST SYSTEM上。现在上。现在CAMERACAMERA市场上的市场上的摄像头基本以数字摄像头为主，而数字摄像头中又以使用新型数据传输摄像头基本以数字摄像头为主，而数字摄像头中又以使用新型数据传输接口的接口的USBUSB数字摄像头为主（独立），在手机上主要是直接通过数字摄像头为主（独立），在手机

5、上主要是直接通过IO(BTB, IO(BTB, USB, MINI USB)USB, MINI USB)与与HOST SYSTEMHOST SYSTEM连接，经过连接，经过HOST SYSTEMHOST SYSTEM的编辑后以数的编辑后以数字信号输出到字信号输出到DISPLAYDISPLAY上显示。目前上显示。目前CAMERACAMERA市场上主流的市场上主流的CAMERACAMERA全部是全部是DIGITAL CAMERADIGITAL CAMERA。 模拟摄像头是将视频采集设备产生的模拟视频信号转换成数字信号模拟摄像头是将视频采集设备产生的模拟视频信号转换成数字信号，进而将其储存到，进而将

6、其储存到SYSTEM MEMORY SYSTEM MEMORY 里。模拟摄像头捕捉到的视频信号必里。模拟摄像头捕捉到的视频信号必须经过特定的视频捕捉卡将模拟信号转换成数字模式，并加以压缩后才须经过特定的视频捕捉卡将模拟信号转换成数字模式，并加以压缩后才可以转换到可以转换到HOST SYSTEMHOST SYSTEM上运用，经过上运用，经过HOST SYSTEMHOST SYSTEM的编辑，通过的编辑，通过DISPLAYDISPLAY显示和输出。显示和输出。 CCM主要的组成部分由主要的组成部分由: 镜头镜头(Lens)，红外滤光片（，红外滤光片（IR Filter），图），图像传感器（像传感器

7、（Sensor IC）、数字信号处理（）、数字信号处理（DSP）及软板（）及软板（FPC），其中有），其中有些些Sensor IC是集成了是集成了DSP，有些是没有集成，有些是没有集成DSP，没有集成，没有集成DSP的的module需要外部外挂需要外部外挂DSP。 外部光线穿过外部光线穿过Lens后，经过后，经过IR Filter滤波后照射到滤波后照射到Sensor面上，面上， Sensor将从将从Lens上传导过来的光线转换为电信号，再通过内部的上传导过来的光线转换为电信号，再通过内部的A/D转转换为数字信号。如果换为数字信号。如果Sensor没有集成没有集成DSP，则通过，则通过DVP的方

8、式传输到的方式传输到baseband，此时的数据格式是，此时的数据格式是RAW RGB。 OV3640集成了集成了DSP，则，则RAW DATA 数据经过数据经过AWB、Color Matrix、Lens Shading、Gamma、Sharpness、AE和和De-noise处理，后处理，后输出输出YUV或者或者RGB格式的数据。格式的数据。ISPISP作用：将影像捕捉后呈现在图像感光器上作用：将影像捕捉后呈现在图像感光器上EFL (Effective Focal Length) 一般用 f 表示。定义：在光学系统中，主平面到焦点的距离。视场角：视场角：View Angle (Field O

9、f View) 一般用表示半视角。定义：入瞳中心对物的张角或出瞳中心对像的张角。光圈（相对孔径）光圈（相对孔径）定义：焦距与入瞳直径之比，一般用F或F/NO表示。畸变：畸变：Distortion定义：实际像高与理想像高的差异，分桶形和枕形畸变，在光学设计中，通常用q来表示，一般采用百分比形式。相对照度：相对照度：Relative Illuminance定义：边缘亮度与中心亮度之比，一般要大于55%，否则容易出现黑角现象。 镜镜头厂家主要集中在台湾、日本和韩国，镜头这种光学技术含量最头厂家主要集中在台湾、日本和韩国，镜头这种光学技术含量最高的产业具备非常高的产业门槛，极少有新企业进入此领域，台湾

10、企业更是高的产业具备非常高的产业门槛，极少有新企业进入此领域，台湾企业更是成本优势明显，市场占有率超过成本优势明显，市场占有率超过65%65%。种类：种类： CCDCCD、CMOS CMOS 比较比较 Sony ICX452 Sony ICX452：1/1.81/1.8英寸、英寸、513513万像素万像素OV3610OV3610：1/41/4英寸、英寸、300300万像素万像素 目前国内及全球目前国内及全球SensorSensor的使用情况的使用情况金手指金手指(ZIF)(ZIF)连接连接连接器连接器(Connector)(Connector)连接连接插座插座(S(Socketocket) )

11、连接连接 分辨率是用于度量位图图像内数据量多少的一个参数，通常用像素来分辨率是用于度量位图图像内数据量多少的一个参数，通常用像素来表示。简单地说，摄像头的分辨率是指摄像头解析图象的能力，也即摄像表示。简单地说，摄像头的分辨率是指摄像头解析图象的能力，也即摄像头的影像传感器的像素数。最高分辨率就是指摄像头能最高分辨图像能力头的影像传感器的像素数。最高分辨率就是指摄像头能最高分辨图像能力的大小，即摄像头的最高像素数。的大小，即摄像头的最高像素数。500W500W像素：像素：QSXGAQSXGA（2592 x19442592 x1944）300W300W像素：像素：QXGAQXGA（2048 x15

12、362048 x1536）130W130W像素：像素：SXGA (1280 x1024) SXGA (1280 x1024) 80W80W像素：像素： XGA (1024 x768) XGA (1024 x768) 50W50W像素：像素： SVGA (800 x600) SVGA (800 x600) 30W30W像素：像素： VGA (640 x480) VGA (640 x480) 10W10W像素：像素： CIF(352x288) CIF(352x288) 分辨率以乘法形式表示，如分辨率以乘法形式表示，如1024x7681024x768，“1024”1024”表示屏幕上水平方向显示的表

13、示屏幕上水平方向显示的点数，点数，“768”768”表示垂直方向的点数。表示垂直方向的点数。 “像素像素”是相机感光器件上的感光最小单位。就像是光学相机的感光胶片的是相机感光器件上的感光最小单位。就像是光学相机的感光胶片的银粒一样，记忆在数码相机的银粒一样，记忆在数码相机的“胶片胶片”（存储卡）上的感光点就是像素；要想得（存储卡）上的感光点就是像素；要想得到分辨率高（也就是细腻的照片），就必须保证有一定的像素数；到分辨率高（也就是细腻的照片），就必须保证有一定的像素数； 照片的清晰度不是取决于像素数，而是取决于像素的照片的清晰度不是取决于像素数，而是取决于像素的“点密度点密度”（就是图片（就是

14、图片的分辨率）（用的分辨率）（用ppippi表示，单位是表示，单位是“像素像素/ /英寸英寸”），），“像素数像素数”和和“点密度点密度”是是两个概念，两个概念，“像素数像素数”（点数）是感光点的总量，而（点数）是感光点的总量，而“点密度点密度”是单位面积上的是单位面积上的点数（像素点），只有单位面积上的感光点数越多，拍出的照片才越细腻。所以点数（像素点），只有单位面积上的感光点数越多，拍出的照片才越细腻。所以，反映照片清晰程度的参数是，反映照片清晰程度的参数是“点密度点密度”（图片分辨率），而非总的点数。（图片分辨率），而非总的点数。RGBRGB格式格式: : 采用这种编码方法，每种颜色都可

15、用三个变量来表示红色、绿色采用这种编码方法，每种颜色都可用三个变量来表示红色、绿色以及蓝色的强度。每一个像素有三原色以及蓝色的强度。每一个像素有三原色R R红色、红色、G G绿色、绿色、B B蓝色组成。常用格式：蓝色组成。常用格式：RGB24RGB24，RGB444RGB444，RGB565RGB565等等。YUVYUV格式格式: : 是被欧洲电视系统所采用的一种颜色编码方法，属于是被欧洲电视系统所采用的一种颜色编码方法，属于PALPAL。其中。其中“Y”Y”表示明亮度表示明亮度(Luminance(Luminance或或Luma)Luma)，就是灰阶值；而，就是灰阶值；而“U”U”和和“V”

16、V”表示色表示色度度(Chrominance(Chrominance或或Chroma)Chroma)，是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。，是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。常用格式：常用格式：YUV422YUV422，YUV420YUV420等。等。RAW DATARAW DATA格式格式: : 是是CCDCCD或或CMOSCMOS在将光信号转换为电信号时的电平高低的原始在将光信号转换为电信号时的电平高低的原始记录，单纯地将没有进行任何处理的图像数据，即摄像元件直接得到的电信记录，单纯地将没有进行任何处理的图像数据，即摄像元件直接得到的电信号进行数字化处理而得到的。号进行数

17、字化处理而得到的。 定义：定义：要求在不同色温环境下，照白色的物体，屏幕中的图像应也是白要求在不同色温环境下，照白色的物体，屏幕中的图像应也是白色的。色的。色温色温表示光谱成份，光的颜色。色温低表示长波光成分多。当色温改表示光谱成份，光的颜色。色温低表示长波光成分多。当色温改变时，光源中三基色（红、绿、蓝）的比例会发生变化，需要调节三基色的变时，光源中三基色（红、绿、蓝）的比例会发生变化，需要调节三基色的比例来达到彩色的平衡，这就是白平衡调节的实际。比例来达到彩色的平衡，这就是白平衡调节的实际。 如中午时分拍照，到了夕阳时候拍照的两种色调是不一样的，此时便需如中午时分拍照，到了夕阳时候拍照的两

18、种色调是不一样的，此时便需要利用白平衡功能来做修正要利用白平衡功能来做修正 使得在任何光源下拍摄一块白色物体都是白色，使得在任何光源下拍摄一块白色物体都是白色，其他的颜色也要求准确的还原。其他的颜色也要求准确的还原。应用：应用：场景模式场景模式 变焦分两种，一种是变焦分两种，一种是数字变焦（数字变焦（ Digital Zoom ）；一种是；一种是光学变焦光学变焦（ Optical Zoom）。手机上，多数都采用数码变焦。手机上，多数都采用数码变焦。 数码变焦是通过摄像头模组内部的处理器，原来数码变焦是通过摄像头模组内部的处理器，原来sensor上的一部份上的一部份像素使用像素使用“插值插值”处

19、理手段将画面放大到整个画面，从而达到放大目的。这种处理手段将画面放大到整个画面，从而达到放大目的。这种手法如同用图像处理软件把图片的面积改大。由于焦距没有变化，图像质量手法如同用图像处理软件把图片的面积改大。由于焦距没有变化，图像质量是相对于正常情况下较差。因此，数字变焦并没有太大的实际意义是相对于正常情况下较差。因此，数字变焦并没有太大的实际意义 光学变焦是通过镜头、物体和焦点三方的位置发生变化而产生的。光学变焦是通过镜头、物体和焦点三方的位置发生变化而产生的。当成像面在水平方向运动的时候，视角和焦距就会发生变化，更远的景物变当成像面在水平方向运动的时候，视角和焦距就会发生变化，更远的景物变

20、得更清晰，让人感觉像物体递进的感觉。得更清晰，让人感觉像物体递进的感觉。 反映对色彩的识别能力和成像的色彩表现能力，即用多少位的二进制数反映对色彩的识别能力和成像的色彩表现能力，即用多少位的二进制数字来记录三种原色；字来记录三种原色； 非专业相机的非专业相机的Sensor一般是一般是24位，专业型相机的位，专业型相机的Sensor至少是至少是36位的；位的； 24位的位的Sensor，感光单元能记录的光亮度值最多有感光单元能记录的光亮度值最多有28=256级，每一种原级，每一种原色用一个色用一个8位的二进制数字来记录，最多记录的色彩是位的二进制数字来记录，最多记录的色彩是256256256约约

21、1677万种；万种； 36 位的位的Sensor，感光单元能记录的光亮度值最多有感光单元能记录的光亮度值最多有212=4096级，每一种级，每一种原色用一个原色用一个12 位的二进制数字来记录，最多记录的色彩是位的二进制数字来记录，最多记录的色彩是4096 4096 4096约约68.7亿种。亿种。 镜头均匀性也就是画面中心的影像的明亮度到四周边的明亮度的比值，用镜头均匀性也就是画面中心的影像的明亮度到四周边的明亮度的比值，用来描述拍照（特别是白色画面）的均匀性，行业内称为：来描述拍照（特别是白色画面）的均匀性，行业内称为：Lens ShadingLens Shading OFFLens Shading ON对于对于2M2M以上一般要求镜头的均匀性要大于以上一般要求镜头的均匀性要大于85%85%优势：优势： 1）在传统）在传统CMOS感光元件中，感光二极管位于电路晶体管后方，进光量会感光元件中，感光二极管位于电路晶体管后方，进光量会因遮挡受到影响；而背照式因遮挡受到影响；而背照式CMOS将它掉转方向，让光线首先进入感光二极将它掉转方向，让光线首先进入感光二