CCM模组部件知识介绍.pdf

1、CCM 模 组 部 件 知 识 介 绍一 、 CMOS 了 解1.1CCM 概 念CMOS Camera Module即 CMOS照 相 模 组 .CMOS(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor)互 补 性 氧 化 金 属 半 导 体 .分 体 结 构 (两 颗 单 独 的 摄 像 头 ， 通 过 支 架 固 定 校 准 ) 一 体 结 构 (一 个 线 路 板 上 同 时 封 装 两 颗 摄 像 头模 组 ， 然 后 增 加 支 架 固 定 和 校 准 )1.2FF 模 组 基 本 结 构1.3CMOSAF模 组 切 面 图二 、 模 组 各 部 件 图

2、2.1 Lens 简 介2.1.1 Lens 基 本 结 构2.1.2 Lens 特 性 介 绍1.物 理 特 性 2.光 學 特 性(1).EFL (1).MTF(2).FOV (2).FOV(3).F/NO (3).Distortion(4).Image Circle (4).Shading(5).TTL (5).Color Shading(6).FBL (6).Flare(7).Relative Illumination (7).Ghost(8).CRA(Chief Ray Angle)1.物 理 特 性EFL： 有 效 焦 距 有 效 焦 距 就 是 透 镜 系 统 中 心 到 成 像

3、 焦 点 的 距 离 （ 即 光 学 系 统 中心 到 成 像 面 的 距 离 ） 。 镜 头 的 焦 距 分 为 像 方 焦 距 和 物 方 焦 距 。 像 方 焦 距 是 像 方主 面 到 像 方 焦 点 的 距 离 ， 同 样 ， 物 方 焦 距 就 是 物 方 主 面 到 物 方 焦 点 的 距 离FOV： 视 场 角 镜 头 能 拍 摄 到 的 最 大 视 野 范 围 （ 指 对 角 线 视 角 ） 。 视 场 角 分 为 垂直 ， 水 平 和 对 角 线 三 种F/NO： F-Number焦 数 即 有 效 焦 距 (EFL)与 入 射 瞳 孔 直 径 (EPD)的 比 值 。F/

4、# = EFL / EPD (EPD： 入 射 瞳 孔 直 径 )， F/NO是 进 光 量 系 数 ， 数 值 代 表 了 镜 头允 许 进 光 量 的 多 少 。Image Circle： 像 圆 径 光 学 系 统 所 成 像 的 最 大 区 域 。TTL： 镜 头 总 高 总 高 可 分 为 光 学 及 机 构 ， 一 般 在 光 学 仕 样 中 为 光 学 TTL， 在 镜头 图 面 中 为 机 构 TTL。 光 学 TTL为 从 光 学 系 统 的 第 一 片 镜 片 至 成 像 面 的 长 度 如下 图 红 色 箭 头 长 度 。 机 构 TTL为 从 Barrel顶 端 至 成

5、 像 面 的 长 度 。FBI： 后 焦 镜 头 最 后 端 至 成 像 面 的 长 度 。Relative I llumination： 相 对 照 度 物 体 或 被 照 面 上 被 光 源 照 射 所 呈 现 的 光 亮 程 度 ， 称 为 照度 ， 为 中 心 照 度 与 外 围 照 度 比 值 。CRA： 主 光 线 角 度 主 光 线 就 是 光 线 由 物 的 边 缘 出 射 ， 通 过 孔 径 光 栏 的 中 心 最 后 到达 像 的 边 缘 ， 图 中 红 色 的 线 就 是 主 光 线 。 主 光 线 角 度 为 主 光 线 与 平 行 光 线 的 角 度 。2 . 光 学

6、 特 性MTF： 调 制 传 递 函 数 其 数 值 反 映 的 是 镜 头 的 解 析 能 力 。镜 头 的 MTF曲 线 （ MTF chart） 是 对 镜 头 的 解 像 力 的 一 个 定 量 描 述 ， 确 切 地 说 是对 镜 头 成 像 的 清 晰 程 度 （ 包 含 分 辨 率 和 锐 度 两 个 因 素 ） 的 一 个 定 量 描 述 。所 谓 镜 头 的 解 像 力 ， 就 是 镜 头 如 实 地 再 现 被 摄 物 体 质 感 （ texture） 的 能 力 ，是 镜 头 成 像 质 量 的 一 个 重 要 指 标 。好 的 解 析 能 力 差 的 解 析 能 力Di

7、stortion： 畸 变 测 量 镜 头 边 缘 之 形 变 程 度 ， 平 面 的 四 方 形 测 试 图 在 拍 摄 后 ， 影像 与 原 来 的 样 子 不 相 同 ， 便 叫 做 影 像 畸 变 。 畸 变 分 为 二 种 类 型 ， 枕 形 (Pincushion)与 桶 形 (Barrel)Color Shading： 色 差 因 为 镜 头 镀 膜 曲 线 的 关 系 ， 使 得 传 感 器 获 得 不 同 波 段 的光 能 量 ， 不 同 波 段 的 光 线 代 表 作 不 同 的 色 彩 ， 从 而 直 接 影 响 到 影 像 成 像 的 颜 色 。镀 膜 曲 线 趋 向

8、短 波 长 方 向 会 导 致 影 像 偏 绿 ， 镀 膜 曲 线 趋 向 长 波 长 方 向 会 导 致 影像 偏 红 。正 常 图 像 偏 绿 图 像 偏 红 图 像Flare： 眩 光 镜 片 的 反 复 折 射 、 镜 筒 内 面 的 反 射 或 散 射 等 ， 造 成 传 感 器 表 面 获 得一 些 有 害 光 线 ， 从 而 影 响 整 体 画 面 或 部 分 画 面 产 生 了 朦 胧 ， 降 低 了 画 像 的 鲜 锐 度 。这 种 有 害 反 射 光 称 之 为 眩 光 。 镜 片 的 镀 膜 及 内 面 防 反 射 处 理 的 加 强 ， 可 以 大 幅 度地 减 少 眩

9、 光 ， 但 不 可 能 完 全 消 除 。室 内 灯 管 眩 光 室 外 太 阳 眩 光Ghost： 鬼 影 拍 摄 强 光 源 的 相 对 位 置 ， 在 影 像 中 出 现 一 串 淡 淡 的 有 颜 色 的 光 圈 (通常 为 绿 色 、 紫 色 或 紫 罗 兰 色 )， 叫 做 Ghost。 此 现 象 是 由 于 镜 片 的 反 复 折 射 、 镜筒 内 面 的 反 射 或 散 射 等 造 成 ， 通 过 镜 片 的 镀 膜 及 内 面 防 反 射 处 理 的 加 强 ， 可 以 大幅 度 地 减 少 鬼 影 ， 但 不 可 能 完 全 消 除 。室 内 鬼 影 图 片 室 外 鬼

10、 影 图 片2.2 Sensor 简 介2.2.1 Sensor 基 本 结 构2.2.2.Sensor 结 构 类 型背 照 式 CMOS传 统 的 表 面 照 射 型 摄 像 头 传 感 器 的 光 电 二 极 管 位 于 整 个 芯 片 的 最 下 层 ， 而 A/D 转 换 器 和 放大 电 路 位 于 光 电 二 极 管 上 层 ， 因 此 光 电 二 极 管 离 透 镜 的 距 离 更 远 ， 而 且 上 层 的 线 路 连 接 层 还会 造 成 光 线 的 反 射 ， 影 响 到 达 光 电 二 极 管 的 光 线 强 度 ， 导 致 COMS 的 受 光 量 减 少 .而 背

11、照 式传 感 器 则 是 将 这 些 阻 碍 光 线 进 入 的 线 路 连 接 层 放 到 了 光 电 二 极 管 的 后 面 ， 这 样 COMS 的 感 光能 力 将 有 极 大 的 提 升 ， 尤 其 是 在 弱 光 环 境 下 的 表 现 。堆 栈 式 CMOS堆 栈 式 传 感 器 是 将 原 来 普 通 传 感 器 里 的 信 号 处 理 电 路 放 到 了 原 来 的 支 持 基 板 上 ，这 样 就 可 以 把 腾 出 来 的 空 间 放 置 更 多 的 像 素 ， 实 现 在 小 尺 寸 传 感 器 上 集 更 多 的 像素 ， 由 于 像 素 部 分 和 电 路 部 分

12、分 别 独 立 。 因 此 像 素 部 分 可 针 对 高 画 质 优 化 ， 电 路部 分 可 针 对 高 性 能 优 化 。堆 栈 式 和 背 照 式 本 来 就 是 两 码 事 ， 背 照 式 可 以 简 单 的 认 为 是 将 光 电 二 极 管 的位 置 换 了 一 下 ， 而 堆 栈 式 是 把 信 号 回 路 给 换 了 一 个 位 置 。 一 个 COMS既 可 以 只 是背 照 式 ， 也 可 以 既 是 背 照 式 同 时 也 是 堆 栈 式 。 我 们 可 以 说 ， 堆 栈 式 CMOS是 源 于背 照 式 CMOS， 而 高 于 单 纯 的 背 照 式 CMOS。2.

13、3、 VCM 音 圈 马 达2 .3 .1 什 么 是 VCMVCM（ Voice Coil Motor） ， 电 子 学 里 面 的 音 圈 电 机 ， 是 马 达 的 一 种 。 因 为 原 理 和 扬 声 器 类 似 ，所 以 叫 音 圈 电 机 ， 具 有 高 频 响 、 高 精 度 的 特 点 。手 机 摄 像 头 广 泛 的 使 用 VCM 实 现 自 动 对 焦 功 能 ， 通 过 VCM 可 以 调 节 镜 头 的 位 置 ， 呈 现 清 晰的 图 像 。2.3.2 VCM 结 构不 同 厂 商 的 VCM 结 构 略 有 差 异 ， 大 致 分 几 大 部 件 如 下 ：Sh

14、ield Case： 外 壳 ， 保 护 和 使 磁 场 不 外 泄 ， 有 些 VCM 没 有Frame： 支 架F.Spacer： 前 垫 片 ， 用 于 绝 缘F.Spring： 前 簧 片 ， 用 于 承 载 载 体 ， 平 衡 力 矩Yoke： 铁 壳 ， 用 于 固 定 其 他 组 件 ， 导 磁Magnet： 磁 石 ， 产 生 永 久 磁 场Coil： 线 圈 ， 通 电 产 生 驱 动 力 矩Carrier： 载 体 ， 用 于 承 载 镜 头B.Spacer： 后 垫 片 ， 用 于 绝 缘B.Spring： 后 弹 簧 ， 用 于 承 载 载 体 ， 平 衡 力 矩Bas

15、e： 底 座 ， 用 于 固 定 部 件 。2.3.3 VCM工 作 原 理利 用 磁 铁 与 线 圈 通 电 后 产 生 的 磁 场 相 互 作 用 产 生 电 磁 力 （ 弗 莱 明 左 手 法 则 ） ， 电 磁 力 与 弹 簧的 拉 、 压 力 取 得 平 衡 （ 胡 克 定 律 ） ， 从 而 控 制 载 体 中 Lens 的 位 置 。主 要 原 理 是 在 一 个 永 久 磁 场 内 ， 通 过 改 变 马 达 内 线 圈 的 直 流 电 流 大 小 ， 来 控 制 弹 簧 片 的 拉 伸位 置 ， 从 而 带 动 上 下 运 动 。左 手 定 则 ： 左 手 平 展 ， 让 磁

16、 感 线 穿 过 手 心 ， 使 大 拇 指 与 其 余 四 指 垂 直 ， 并 且 都 跟 手 掌 在 一 个平 面 内 。 把 左 手 放 入 磁 场 中 ， 让 磁 感 线 垂 直 穿 入 手 心 ， 手 心 面 向 N 极 (叉 进 点 出 )， 四 指 指 向电 流 所 指 方 向 ， 则 大 拇 指 的 方 向 就 是 导 体 受 力 的 方 向 。手 机 摄 像 头 的 VCM 需 要 Driver IC 配 合 完 成 对 焦 ， 通 过 Driver IC 控 制 VCM 供 电 电 流 的 大 小 ，来 确 定 VCM 搭 载 的 镜 头 移 动 的 距 离 ， 从 而 调 节 到 适 当 的 位 置 拍 摄 清 晰 图 像 。加强 可 以 大 幅 度