揭开手机摄像头技术的神秘,结构与原理都是啥样的?

2018-04-11 10:04:19 来源:中科院半导体所
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19世纪初夏普与当时的日本通信运营商J-PHONE发明了夏普 J-SH04,夏普 J-SH04具有拍照功能,2003年4月24日夏普发售了全球首款百万像素手机J-SH53,风靡一时。
 
随着技术的不断突破与革新,新型照相镜头如雨后春笋一样,不断出现,从最初的百万到现在的千万紧紧用了十余年的时间,拍摄质量不断进入新台阶。最具有代表的如华为、三星、苹果等公司,华为从p6开始镜头与处理芯片突飞猛进,新的设计理念不断应用于实践,比如在年前还是理论的双摄像头设计,目前已经被三星,华为掌握,纷纷用于最新上市手机。
 
 
目前市面上的手机通常都具有前后摄像头,前面一般在500万左右,用来自拍和视频通话,后置一般在1300万左右,可以照出更加清晰的图片和录制清晰视频。
 
手机摄像头组成结构
手机摄像头主要由以下几个部分组成:PCB板、DSP(CCD用)、传感器(SENSOR)、固定器(HOLDER)、镜头(LENS ASS′Y)。其中镜头(LENS ASS′Y), DSP(C,CD用),传感器(SENSOR)是最重要的三个部分。
 
 
 
PCB板
PCB板又分为硬板,软板,软硬结合板三种(如下图),CMOS可用任何一种板,但CCD的话就只能用软硬结合板。这三种板中软硬结合板价格最高,而硬板价格最低。
 
 
镜头
镜头是仅次于CMOS芯片影响画质的第二要素,其组成是透镜结构,由几片透镜组成,一般可分为塑胶透镜(plastic)或玻璃透镜(glass)。当然,所谓塑胶透镜也非纯粹塑料,而是树脂镜片,当然其透光率感光性之类的光学指标是比不上镀膜镜片的。
 
通常摄像头用的镜头构造有:
1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P、2G3P、4G、5G等。透镜越多,成本越高,相对成像效果会更出色;而玻璃透镜又比树脂贵。因此一个品质好的摄像头应该是采用多层玻璃镜头!现在市场上的多数摄像头产品为了降低成本,一般会采用廉价的塑胶镜头或一玻一塑镜头(即:1P、2P、1G1P、1G2P等),对成像质量有很大影响!
 
 
镜头由透镜、滤光装置、镜筒三部分组成,镜头参数有三个,即焦距f′、相对孔径D/f′和视场角2ω。
 
镜头焦距是镜头的一个重要指标,决定了物和像的比例,如物在无限远,像的大小由下式决定y′=-f′·tanω(ω是物方视场角)。
 
相对孔径D/f'和光圈数F是镜头的关键光学指标。相对孔径,它表示能进入镜头到达底片上的光能量,因而决定像平面照度,其定义为入瞳直径D与镜头焦距f'之比,暗景物和高速运动物体的照相需要大相对孔径物镜,大相对孔径物镜可以提高像平面照度,根据相对孔径大小,照相物镜分为弱光照物镜(D/f'1:6.3以下)普通物镜(D/f'1:5.6-1:3.5)强光物镜(D/f'1:2.8-1:1.4)超强光物镜(D/f'1:1-1:0.8)为了使同一镜头使用不同的环境,通常孔径光阑采用可连续变化的可变光阑。
 
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