CCM手机摄像模组相关知识课件

专业手机摄像模组制造商无锡凯尔科技有限公司手机摄像模组相关知识编写：丁建宏2008.08.11专业手机摄像模组制造商无锡凯尔科技有限公司手机摄像模组相关知1手机摄像模组概述手机摄像模组概述2CCM的基本构成CCM的基本构成3Sensor是数码相机用来感光成像的部件，相当于光学传统相机中的胶卷。sensor感光器有CCD和CMOS两种,大部分手机摄像头的感光器是CMOS感光器。

影像传感器sensorSensor是数码相机用来感光成像的部件，相当于光学传统相机4CCD与CMOS两者都是利用感光二极管（photodiode）来进行光电转换的技术，也就是将影像从模拟表现转换成数字形式，而其主要差异就在于资料传送方式的不同。CCD影像感测器中每一行中每一个画素的电荷数据都会依次传送到下一个画素中，并由最底端部分输出，再经由影像感测器边缘的放大器进行放大输出，简单的说，当CCD表面接受到因快门开启，而从镜头进来的光线照射时，即会将光线的能量转换成电荷，光线越强、电荷也就越多，这些电荷就成为判断光线强弱大小的依据。

CCD与CMOS区别一CCD的框架图CMOS框架图CCD与CMOS两者都是利用感光二极管（photodio5CCD元件上内建有通道线路，藉以将这些电荷传输至放大解码元件，使之能还原所有CCD上感光元件产生的信号，并构成了一幅完整的画面。由于此一特性，使得CCD被广泛应用在数字相机与扫瞄器上，并成为目前最大宗之感光元件来源；而在CMOS影像感测器中，每个画素都会接邻一个放大器及A/D转换电路，用类似存储器电路的方式进行资料输出的动作。

CCD与CMOS区别二CCD元件上内建有通道线路，藉以将这些电荷传输至放大解码元件6CCD与CMOS区别三这两种不同感光元件在画质上表现造成差异的原因在于：CCD的特殊架构可确保证影像资料在传送时不会失真，各个画素的资料可匯聚至边缘再进行放大处理；而CMOS架构之下，资料在传送距离较长时会产生噪音，也就是常见的噪点，因此，必须预先做放大的动作，再整合各个画素的资料。

而在功耗方面，CMOS影像感测器的影像采集方式为主动式，感光二极管所产生的电荷会直接由电晶体放大输出，但CCD影像感测器为被动式采集，需外加电压让每个画素中的电荷移动，而此外加电压通常需要达到12∼18V；因此，CCD影像感测器除了在电源管理电路设计上的难度更高之外（需外加powerIC），高驱动电压更使其功耗远高于CMOS影像感测器的水平。

CCD与CMOS区别三这两种不同感光元件在画质上表现造成差71.镜筒(barrel)5.镜片1

2.隔圈16.镜片2

3.隔圈27.滤光片

4.承座(Holder)1、镜片的材料可分为：P(Plastic)和G(Glass)。

2、组成（structure):

VGA一般有2P组成

1.3M一般有3P、1G2P组成

2.0M一般有3P、1G2P、1G3P、4P组成

3、镜片分球面和非球面，

手机镜片一般都采用非球面设计，可消除一定的球差，提高图像的边角解像力

4、部件1、2、3、5、6等组合成的整体叫做lens,lens和holder由配合螺纹相连接。手机镜头结构1.镜筒(barrel)5.镜片1

2.隔圈18CCM的工作原理CCM的工作原理9光学基本概念介绍光学基本概念介绍10透镜成像原理三条基本光线：通过镜心的光线不改变行径平行主轴的光线通过焦点光线能焦点f1之后会平行于主光轴透镜成像原理三条基本光线：11透镜成像基本公式在焦距不变的情况下，改变像距，使更远处的物体清晰在Sensor表面成像，这也是AutoFocus模组的基本原理透镜成像基本公式在焦距不变的情况下，改变像距，使更远处的物体12焦距焦距是镜头与入射光线在镜头后面聚焦的点之间的距离。焦距是用毫米来度量的。如果一个镜头的焦距不是固定的（例如，变焦镜头），那么在相机的规格说明中焦距就会表示为一个范围。当拉远镜头以拍摄广角的图像时就使短焦距，而当拉近镜头以拍摄主题特写时（摄远镜头）时使用长焦距。焦距固定的镜头，即定焦镜头；焦距可以调节变化的镜头，就是变焦镜头。焦距焦距是镜头与入射光线在镜头后面聚焦的点之间的距离。焦13焦深与F（光圈）的关系小光圈能得到更大的景深，由于手机摄像模组的焦距及光圈的限制，一般手机摄像模组因体积的关系，光圈做得比较小（F2.8），这样可以得到更大的景深。焦深与F（光圈）的关系小光圈能得到更大的景深，由于手机摄像模14容许错乱圆c的大小手机CCM的容许错乱圆c一般在2-3个像素。也就是说，当理想成像点落在相邻的2-3个像素之间时，均能得到清晰的像。Sensor内部的像素分布单个像素像素表面的微透镜容许错乱圆c的大小手机CCM的容许错乱圆c一般在2-3个像15景深与焦深以后焦深和前焦深分别作为理想成像点，对应的物距为近点距离dn和远点距离df。dn与df这间的距离叫做景深，依焦深的概念，在此距离范围内的物体均可以拍摄清晰。——这就是为什么定焦的模组其实能在一定的距离内成清晰的像的原因。景深与焦深以后焦深和前焦深分别作为理想成像点，对16高像素与AutoFoucs1、容许错乱圆决定了镜头的景深，也就是清晰的成像距离范围。2、容许错乱圆与芯片的pixelsize有关，一般为2-3个pixel.3、同一感光面积的Sensor，更高的像素意味着更小的pixelSize.结合1、2，高像素的景深就相对较小了。需要改变像距来拍摄更大范围的景物。4、更高像素的sensor,需要更大的光圈来单个像素上的光强，但手机由于体积的限制，光圈一般为固定（F2.8）或是两档。（F2.8/5.6）5、特殊的功能需求，如名片识别，对像素有要求，同时对拍摄距离也有要求，定焦产品难以满足。高像素与AutoFoucs1、容许错乱圆决定了镜头的景深，也17景深细解景深与镜头焦距有关。焦距长的镜头，景深小，焦距短的镜头，景深大。景深与光圈有关。光圈越小，景深就越深；光圈越大，景深就越浅。其次，前景深小于后景深，也就是说，精确对焦之后，对焦点前面只有很短一点距离内的景物能清晰成像，而对焦点后面很长一段距离内的景物，都是清晰的。景深细解景深与镜头焦距有关。焦距长的镜头，景深小，焦距18光学防抖动技术一

关闭光学防抖开启光学防抖在不用三脚架的手持摄影中，从生物学角度看摄影者总会产生不可避免的微小晃动，这些微小的晃动在一段快门时间内，往往会使光轴发生偏移，从而导致照片模糊。尤其是在日暮时分和在室内拍摄时，由于快门速度较低，晃动产生的影响会更大。而防抖动功能就是通过光学透镜或者CCD的移动来补偿这种“光轴偏移”，从而使晃动的影响减少，使画面更加清晰。光学防抖动技术一关闭光学防抖开启光学防抖在不用三脚架的19光学防抖动技术二松下的MEGAO.I.S.光学防抖机构光学防抖动技术二松下的MEGAO.I.S.光学防抖机构20光学防抖动技术手机展示索爱S0905ics光学防抖动技术手机展示索爱S0905ics21手机CCM的分类及结构手机CCM的分类及结构22按连接器及外形按变焦能力金手指定焦两段对焦自动对焦光学变焦双排BTBSocket两段对焦自动对焦基本分类按连接器及外形按变焦能力金手指定焦双排BTBSocket两段23定焦摄像模组定焦摄像模组，镜头位置与Sensor的相对距离是固定的。定焦摄像模组定焦摄像模组，镜头位置与Sensor的相对距离是24自动对焦摄像模组一机械式VCM模组通过VCM（VoiceCoinMotor）推动镜头位置的变化，实现对焦。VCMAF摄像模组自动对焦摄像模组一机械式VCM模组通过VCM（Voice25自动对焦摄像模组二液体镜头模组液体镜头模组（LLCCM）是一种特殊的AF模组，其内部结构包含一颗液态镜头，在镜头两个电极上加不同的电压，镜头的表面屈光度会按一定规律变化，从而改变了镜头的焦距。采用VariOptics的416型液体镜头模组自动对焦摄像模组二液体镜头模组液体镜头模组（LLCCM）26自动对焦模组－外部控制Sensor的I2C总线和VCMDRIVERI2C总线并连，此种连接方式在做AF动作的时候，需要外部的CPU进行控制。图像的清晰度判定也需要外部的CPU来完成。自动对焦模组－外部控制Sensor的I2C总线和VCMDR27自动对焦模组－内部控制Sensor的I2C总线独立出来，VCMDRIVERI2C总线连在sensor的GPIO口上，此种连接方式在做AF动作的时候，对焦动作由Sensor发出指令完成，图像的清晰度判定也在sensor内部完成。普通的Sensor没有此功能的，OV3640,OV3642均支持该方式的对焦。自动对焦模组－内部控制Sensor的I2C总线独立出来，VC28ZOOM摄像模组一传统机械光学变焦通过镜头、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，如下图，视觉和焦距就会发生变化，更远的景物变得更清晰，让人感觉像物体递进的感觉。焦距与视角的关系ZOOM摄像模组一传统机械光学变焦通过镜头、物体和焦点三方的29机械光学变焦原理由电机驱动一组透镜在镜筒内移动，从而改变镜头的等效焦距，达到放大画面的效果。如右图机械光学变焦原理由电机驱动一组透镜在镜筒内移动，从而改变镜头30ZOOM手机展示三星G800/G808NOKIAN93/N93i索爱S0905ics天宇C700夏普903SHZOOM手机展示三星G800/G808NOKIAN93/N31ZOOM摄像模组二非机械光学变焦群组式特殊定位透镜配合专用的算法，可以实现ZOOM的效果。结构与定焦类似，功能强，体积小。ZOOM摄像模组二非机械光学变焦群组式特殊定位透镜配合专32传统的机械ZOOM面临问题低倍光学变焦（一般是三倍）放大效果有限。高倍光变模组设计复杂，成本较高，体积巨大。手机的便携性及稳定性要求在光变模式下必须有光学防抖技术，这一技术目前只有少数的日系厂家掌握。光变带来Sensor成像角变化，对Sensor要求较高，普通的Sensor效果差，在长焦端会有很大的色差及相差，图像会模糊。高分辨率AF模组的冲击。800万像素以上的AF镜头，配合数码变焦，同样可以获得较好的有效像素。右图Sensor成像角太小，导致红色光线无法聚焦在Sensor上，相差较大，图像模糊。传统的机械ZOOM面临问题低倍光学变焦（一般是三倍）放大效果33Xenon闪光灯模组数码相机内带的闪光灯通常可以照亮9-10英寸(约三米左右)的距离.手机使用的Xenon照亮距离一般为1米-1.5米左右。Xenon闪光灯模组数码相机内带的闪光灯通常可以照亮9-34手机摄像模组的发展趋势手机摄像模组的发展趋势35像素发展趋势像素发展趋势36手机摄像模组发展趋势手机摄像模组发展趋势37凯尔RoadMap及产品介绍凯尔RoadMap及产品介绍38GIF0.3M1.3M3-Q20074-Q20071-Q20082-Q2008Time3-Q20084-Q2008May

Feb.

Nov.Aug.Nov.1-Q2009Feb.2.0MOV96551/4”9.5X9.5X6.5mm3.0M医用内窥CCMAVinfraredCCMPCcamera60x8x5mm医用牙科CCMAllThePictureisReferenceOV2640AF10*10*6mmOV2650FF6.5*6.5*4.4OV3640FF8.5*8.5*5OV7690FF4.5*4.5*2.8OV3640AF10*10*6mmOV9665FF6*6*4.1OV5630AF10*10*6mmOV6690FF凯尔RoadMap5.0MZOOMGIF0.3M1.3M3-Q4-Q1-Q2-QTime3-Q39像素芯片最小尺寸cm量产能力CIFOV66805*5*3.5量产OV66904.5*4.5*2.8量产VGAOV76706*6*3.7量产OV76805*5*3.7量产OV76904.5*4.5*2.8Sample1.3MOV96558*8*5.7量产OV96568*8*5.7量产OV96606*6*4.0量产2.0MOV26408*8*5.0量产OV26506.5*6.5*4.4Sample3.0MOV36408*8*5量产OV36428*8*5Sample普通定焦模组(FFCCM)，制作成本较低，调试方便，成像效果一般，常用于对拍照功能不苛刻手机。以下最小规格：定焦手机摄像模组产品介绍像素芯片最小尺寸cm量产能力CIFOV66805*5*3.40AutoMacro实现微拍功能的模组。AMF是通过电磁原理，用一组线圈控制镜头的近焦和远焦，实现近景和远景的切换。使用时，只要在控制引脚加上高电平或低电平，镜头就会远近伸缩移动。AMF只能控制两个对焦点。像素芯片最小尺寸cm近景范围远景范围量产能力2.0MOV26409*9*5.48cm-40cm60cm-INF量产自动微距手机摄像模组产品介绍AutoMacro实现微拍功能的模组。AMF是通过电41

自动对焦模组（AFCCM）是成像最好的模组，其动作原理和相机的工作原理类似，镜头安装在一个对焦马达上，通过驱动马达的移动，实现镜头的伸缩，对焦过程：通过实时检测图像的清晰度，自动调节镜头的调焦距离，如果不清晰就驱动对焦马达（VCM）调节镜头的BFL实现，直到图像最佳，AFCCM的镜头景深可以实现连续变化，这样不论物体的远近，AFCCM都能拍摄很好的成像效果。在高端产品开发方面，凯尔一直走在前列，目前AutoFocus产品已实现量产能力，AutoFocus的生产线也已完成，并已进行了数次小批量及批量生产。以下最小规格：像素芯片尺寸cm拍摄范围量产能力1.3MOV966010*10*6.08cm-INFSample2.0MOV264010*10*6.08cm-INF量产OV265010*10*6.08cm-INF量产3.0MOV364010*10*6.08cm-INF量产自动对焦手机摄像模组产品介绍自动对焦模组（AFCCM）是成像最好的模组，其动作原理和42红外摄像模组，用在特殊场合。在极低的照度下能提供清晰的图像。在低照度下图像为黑白。SPEC:Resolution:640*480pixelSensor:OV7725SensorSize:1/4’Shape:SameasCustomModuleModuleSize:8*8*4.5mm(W*L*H)CaptureDistance:30mm-INFmmFocusDistance:CanbecustomizedOutput:YUV/RGBDarkEnvironmentDayLightFPCTypeSocketType红外手机摄像模组产品介绍红外摄像模组，用在特殊场合。在极低的照度下能提供清晰的图像。43手机摄像模组影像测试手机摄像模组影像测试44影像评价指标一分辨率——测试模组的细节表现能力色彩还原——测试对色彩的还原能力亮度均匀性——图像四角与中心亮度差颜色均匀性——颜色的均度白平衡——不同色温下色彩还原能力灰阶——对图像层次的还原能力信噪比——画面洁净度畸变——画面几何失真性FLARE——对强对比度画面的稳定影像测试影像评价指标一分辨率——测试模组的细节表现能力影像测试45影像评价指标二AutoFocus对焦范围姿势差画面清晰度对焦准确性影像评价指标二AutoFocus对焦范围46分辨率分辨率：相机模组对图像细节的表现能力，越高越好。由于Sensor由一个个的像素组成，每颗sensor都有极限分辨率ISO12233分辨率测试卡标准光源灯箱分辨率测试软件HYRes3.1分辨率分辨率：相机模组对图像细节的表现能力，越高越好。ISO47色彩还原测试模组对标准色卡颜色的复现能力，测试环境要求D65标准光源及专业软件。采用Lab色度空间，主要指标为色差，亮度差，色彩饱和度Sat：*号为标准值色彩还原测试模组对标准色卡颜色的复现能力，测试环境要求D648亮度均匀性可调LED标准白光源采用多重镜片组合设计的镜头，镜片材质、形状，或多或少都会影响光线路径和光量大小；理想镜头于均匀光线下，自中心到边缘的光分布应为相同，但实际上却不容易做到，形成许多摄影人员口中的『暗角』现象。亮度均匀性检测，可以看出镜头中心到边缘影像光线不均匀分布的情形Imatest测试结果亮度均匀性可调LED标准白光源采用多重镜片组合设计的镜头，镜49颜色均匀性测试模组对色彩均匀性的还原能力。主要测试在图像边缘区域对色彩的还原是否失真。KODAKQ18测试卡测试区域颜色均匀性测试模组对色彩均匀性的还原能力。主要测试在图像边缘50白平衡白平衡差异（WhiteBalance）影响数字相机的色彩表现甚巨，虽然大多数的数字相机自动白平衡（AUTOWB）都能应付一般的拍摄状况。不过，若将白平衡误差更进一步以（K）色温来区分，则误差普遍存在于各厂家的设定之中。ColorChecker特别针对白平衡部分设计了图块检测，1为原始摄影图块2为理想的

ColorCheckerHSV值合并运算曝光之表现3原始ColorChecker理想值，以HSV和K两种系统显示白平衡的误差比值。白平衡白平衡差异（WhiteBalance）影响数字相机的51灰阶响应测试模组对灰阶的响应能力，一般人眼能分辨的灰阶差为8DN以上。Kodak的Q13灰阶测试卡灰阶测试灰阶响应测试模组对灰阶的响应能力，一般人眼能分辨的灰阶差为852信噪比信噪比（SNR）：测试模组拍摄画面的洁净程度信噪比高信噪比低信噪比测试信噪比信噪比（SNR）：测试模组拍摄画面的洁净程度信噪比高信53畸变畸变：测试画面的透视关系是否失真无畸变桶形畸变枕形畸变畸变测试畸变畸变：测试画面的透视关系是否失真无畸变桶形畸变枕形畸变畸54FLARE对强点光源的还原情况，是否有毛茸茸的效果。边缘越清晰越好。OKFLAREGHOSTFLARE对强点光源的还原情况，是否有毛茸茸的效果。边缘越清55对焦范围检测AutoFocus模组能拍摄的最远和最近景深。控制VCM在最高和最低点的位置，验证能拍摄清晰照片的距离。对焦范围检测AutoFocus模组能拍摄的最远和最近景深。56姿势差测试在不同的姿势下AutoFocus模组的对焦能力。一般测试水平（正常拍摄）；仰视；俯视三个姿势差。姿势差测试在不同的姿势下AutoFocus模组的对焦能力。57画面清晰度在不同的距离的对焦物体下，画面主体的清晰度。主要指画面中心的清晰度。画面清晰度在不同的距离的对焦物体下，画面主体的清晰度。主要指58对焦准确性用来验证对焦算法和VCM的匹配关系，验证VCM是否在运行过程中有卡位等现像。验证方法：实拍或专用的测试分析工具对焦准确性用来验证对焦算法和VCM的匹配关系，验证VCM是否59凯尔产品性能测试优势齐全的