Какова структура и принцип работы модуля камеры?

Camera Module, полное название CameraCompact Module, сокращенно CCM. CCM содержит четыре основных компонента: объектив, сенсор, FPC и чип обработки изображений (DSP). Важными компонентами, определяющими качество камеры, являются: объектив, чип обработки изображений (DSP), сенсор. Ключевыми технологиями CCM являются: технология оптического проектирования, технология изготовления асферических зеркал, технология оптического покрытия.

Принцип работы: Объект через линзу (объектив) собирает свет, через интегральную схему CMOS или CCD оптический сигнал преобразуется в электрический сигнал, а затем через внутренний процессор изображений (ISP) преобразуется в цифровой сигнал изображения, выводимый на обработку цифрового сигнального процессора (DSP), преобразуется в стандартный сигнал изображения GRB, YUV и другие форматы.

1. Линза

   Объектив — это устройство, которое может принимать оптические сигналы и сводить оптические сигналы на датчике CMOS/CCD. Объектив определяет скорость света датчика, и его общий эффект соотносится с эффектом выпуклой линзы. Обычно он состоит из нескольких линз, с материальной точки зрения объектив камеры можно разделить на пластиковые линзы и стеклянные линзы.

   Обычно структура объектива камеры следующая: 1P, 2P, 1G1P, 1G2P, 2G2P, 4G (P означает пластик, G означает стекло) и так далее. Чем больше линз, тем выше стоимость; Стеклянные линзы дороже пластиковых. Поэтому в камере хорошего качества следует использовать стеклянную линзу, и эффект изображения будет лучше, чем у пластиковой линзы. Большинство продуктов камеры на рынке сейчас, чтобы снизить стоимость, обычно используют пластиковые линзы или полупластиковые и полустеклянные линзы (т. е. 1P, 2P, 1G1P, 1G2P и т. д.).

   Основные параметры объектива

   (1) Фокусное расстояние: длина фокусного расстояния объектива определяет размер изображения съемки, размер угла поля, размер глубины резкости и перспективу изображения. Вообще говоря, для одного объектива это расстояние от центра объектива до фокуса, а объектив камеры состоит из нескольких линз, что гораздо сложнее. Фокусное расстояние здесь относится к расстоянию между центральной точкой объектива и резким изображением, сформированным на светочувствительном устройстве (ПЗС).

   (2) Угол поля зрения: мы обычно используем горизонтальный угол поля зрения для отражения диапазона съемки изображения. Чем больше фокусное расстояние f, тем меньше угол поля зрения и тем меньше диапазон изображения, формируемого на датчике. И наоборот, чем меньше фокусное расстояние f, тем больше угол поля зрения и тем больше диапазон изображения, формируемого на датчике.

   (3) Значение F (коэффициент калибра): значение F относится к яркости объектива (то есть к величине светопропускания объектива). F= фокусное расстояние объектива/диаметр апертуры. Если значение F одинаково, апертура длиннофокусного объектива больше, чем у короткофокусного объектива.

   (4) Диафрагма: диафрагма — оптически-механическое отверстие, расположенное внутри объектива, которое можно регулировать для управления количеством света, проходящего через объектив. Изменяемая диафрагма (ирисовая диафрагма). Механизм внутри объектива, который управляет размером диафрагмы. Или устройство, используемое для открытия или закрытия диафрагмы объектива, тем самым регулируя диафрагму объектива.

   (5) Глубина резкости: Когда объект четко сфокусирован, все сцены от определенного расстояния перед объектом до определенного расстояния позади него также достаточно четкие. Расстояние спереди назад, где фокус достаточно четкий, называется глубиной резкости.

2.  Двигатель звуковой катушки (VCM)

   Voice Coil Montor, двигатель звуковой катушки в электронике, является своего рода двигателем. Поскольку принцип похож на динамик, его называют двигателем звуковой катушки, который имеет характеристики высокочастотного шума и высокой точности. Основной принцип заключается в управлении положением растяжения пружины путем изменения постоянного тока катушки в двигателе в постоянном магнитном поле, чтобы управлять движением вверх и вниз. Камеры мобильных телефонов широко используют VCM для достижения функции автофокусировки, через VCM можно регулировать положение объектива, представлять четкое изображение.

   2.1 Технические характеристики VCM

   Производительность VCM в основном основана на соотношении тока и расстояния перемещения. Начиная с пускового тока, ток увеличивается пропорционально расстоянию перемещения, которое может быть пройдено, чем меньше требуемый ток увеличения, тем выше точность, а также обратите внимание на максимальное потребление энергии, максимальную мощность и размер.

   2.2 Классификация ВХМ

   По структуре их можно условно разделить на три категории: (1) осколочная структура; (2) шаровая структура; (3) фрикционная структура.

   С точки зрения функций он условно делится на пять категорий: (1) двигатель с открытым контуром; (2) двигатель с закрытым контуром; (3) альтернативный центральный двигатель; (4) оптический антидрожжный двигатель OIS (субтрансляция, смещение осей, металл с памятью и т. д.); (5) шестиосевой двигатель OIS+закрытый контур.

   2.3 Принципы автофокусировки

   После входа в режим автофокусировки Драйвер перемещает объектив из точки в максимальное положение от 0 до максимума, затем поверхность изображения датчика автоматически делает снимки и сохраняет их в DSP, а DSP вычисляет значение MTF (функция передачи модуляции) каждого изображения через эти снимки. Таким образом, максимальное значение находится в этой кривой MTF, и ток, соответствующий этой точке, получается с помощью алгоритма, и Драйверу предписывается снова подать этот ток на звуковую катушку, так что объектив будет устойчив на этой поверхности изображения, так что будет достигнуто автоматическое масштабирование.

   2.4 Масштабирование и фокусировка

   A: Для достижения оптического ЗУММА с помощью мотора зума (ZOOM)

   Перемещая линзу внутри объектива, можно изменить положение фокуса, изменить длину фокусного расстояния линзы и изменить угол обзора линзы, чтобы добиться усиления и ослабления воздействия.

   B: Для достижения автофокусировки используется мотор автофокусировки (AF)

   Перемещайте положение всей линзы (а не линзы в объективе) на небольшое расстояние, чтобы контролировать длину фокусного расстояния линзы и добиться четкого изображения.

   (Оптический фокус и оптический зум — это разные концепции: оптический зум — это изменение положения фокуса путем перемещения относительного положения линзы внутри линзы, изменения фокусного расстояния линзы и изменения размера угла зрения линзы, чтобы добиться увеличения и уменьшения изображения; оптический фокус на самом деле регулирует положение всей линзы (а не линзы внутри линзы) для управления расстоянием до изображения, чтобы изображение было максимально четким)

3. ИК-CUT

   В природе существуют различные длины волн света. Диапазон длин волн света, распознаваемый невооруженным глазом, составляет от 320 нм до 760 нм, а свет, превышающий 320 нм до 760 нм, не может быть увиден человеческим глазом. Компонент изображения камеры, ПЗС или КМОП, может видеть большинство длин волн света. Из-за участия различного света цвет, восстановленный камерой, отличается от того, который виден невооруженным глазом. Например, зеленые растения становятся серыми, красные изображения становятся светло-красными, фиолетовыми и так далее. Ночью из-за фильтрующего эффекта бимодального фильтра ПЗС не может в полной мере использовать весь свет, нет явления снежного шума, и его производительность при слабом освещении неудовлетворительна. Чтобы решить эту проблему, используйте двойные фильтры IR-CUT.

   Двойной фильтр IR-CUT относится к встроенному модульному фильтру в группе объективов камеры, когда инфракрасный датчик снаружи объектива обнаруживает изменение интенсивности света, встроенный автоматический фильтр переключения IR-CUT может автоматически переключаться в соответствии с интенсивностью внешнего света, чтобы изображение могло достичь наилучшего эффекта. Другими словами, днем или ночью двойной фильтр может автоматически переключать фильтры, поэтому независимо от того, днем это или ночью, вы можете получить наилучшие результаты изображения.

   3.1 Состав и принцип работы IR-CUT

   Переключатель IR CUT с двойным фильтром состоит из инфракрасного отсекающего фильтра нижних частот (фильтр инфракрасного отсекающего или поглощающего света), полноспектрального оптического стекла (фильтр полного спектра), силового механизма (который может быть электромагнитным, моторным или другим источником питания) и корпуса, который переключается и позиционируется платой управления схемой. Когда днем света достаточно, плата управления схемой заставляет переключатель переключаться и находить инфракрасный отсекающий фильтр для работы, ПЗС или КМОП для восстановления истинного цвета; Когда видимого света недостаточно ночью, инфракрасный отсекающий фильтр автоматически отодвигается, и полноспектральное оптическое стекло начинает работать, в это время оно может воспринимать инфракрасный свет инфракрасной лампы, так что ПЗС или КМОП полностью используют весь свет, что значительно улучшает характеристики ночного видения инфракрасной камеры, и вся картинка становится четкой и естественной.

   3.2 Характеристики ИК-фильтра

   а) степень отсечки инфракрасного излучения фильтра, светопропускание и эффект формирования света.

   б, часть силового привода

   в, цепь управления

   г, фильтр: обычно с использованием метода ИК-покрытия или синего стекла для фильтрации инфракрасного света.

   Держатель держатель линзы

   Основание линзы, если из материала, делится на металлический материал и пластиковый материал. Основание линзы из интерфейса выше, чтобы различать, можно разделить на C, CS, M12, M9, M8 и так далее на различные различные интерфейсные линзы, это в соответствии с вашими потребностями, чтобы выбрать.

   4. Датчик изображения

Датчик изображения — это полупроводниковый чип с миллионами или десятками миллионов фотодиодов на его поверхности. Когда фотодиоды подвергаются воздействию света, они генерируют электрический заряд, преобразуя свет в электрический сигнал. Его функция аналогична человеческим глазам, поэтому производительность датчика напрямую влияет на производительность камеры.

4.1 Структура датчика

4.2 Классификация

Датчик: CCD, CMOS (PPS и APS)

1. Различные процессы: передний свет FSI, задний свет BSI, стековый тип

  2.4.3 Индикаторы

1. 1. Пиксели

   На датчике имеется множество светочувствительных блоков, которые могут преобразовывать свет в электрические заряды, тем самым формируя электронное изображение, соответствующее сцене. В датчике каждый светочувствительный блок соответствует пикселю (Pixels), чем больше пикселей, тем больше деталей объекта он может распознать, поэтому изображение будет четче, тем выше пиксель, тем четче эффект изображения. Произведение разрешения камеры — это значение пикселя, например: 1280×960=1228800

   2. Размер целевой поверхности

   Размер чувствительной части датчика изображения, обычно выражаемый в дюймах. Как и в случае с телевизором, эти данные обычно относятся к диагональной длине датчика изображения, например, к общепринятой 1/3 дюйма, чем больше целевая поверхность, тем лучше поток света, и чем меньше целевая поверхность, тем легче получить большую глубину резкости.

   3. Скорость

   То есть интенсивность падающего света индуцируется ПЗС или КМОП и соответствующими электронными схемами. Чем выше чувствительность, тем чувствительнее светочувствительная поверхность к свету, тем выше скорость затвора, что особенно важно при съемке движущихся транспортных средств и ночном наблюдении.

   4. Электронный затвор

   Это термин, придуманный в отношении функции механического затвора камеры. Он управляет временем чувствительности датчика изображения, поскольку чувствительное значение датчика изображения представляет собой накопление заряда сигнала, чем больше чувствительное значение, тем больше время накопления заряда сигнала и больше амплитуда выходного тока сигнала. Чем быстрее электронный затвор, тем ниже чувствительность, подходит для съемки при ярком свете.

   5. Частота кадров

   Это относится к количеству изображений, записанных или воспроизведенных за единицу времени. Непрерывное воспроизведение серии изображений будет создавать эффекты анимации, согласно зрительной системе человека, когда скорость воспроизведения изображения превышает 15 изображений в секунду (то есть 15 кадров), человеческий глаз не может видеть скачок изображения; когда скорость достигает 24 кадров/с - 30 кадров/с (то есть 24 кадра - 30 кадров), явление мерцания в основном невидимо.

   Кадры в секунду (fps) или частота кадров представляют собой количество обновлений графического сенсора в секунду при обработке поля. Высокая частота кадров обеспечивает более плавный и реалистичный визуальный опыт.

   6. Соотношение сигнал/шум

   Это отношение напряжения сигнала к напряжению шума, а единица отношения сигнал/шум выражается в дБ. Как правило, отношение сигнал/шум, выдаваемое камерой, является значением, когда АРУ (автоматическая регулировка усиления) выключена, поскольку при включении АРУ слабый сигнал повышается, так что уровень шума также соответственно увеличивается.

   Типичное значение SNR составляет 45-55 дБ, если 50 дБ, изображение имеет небольшой шум, но качество изображения хорошее; если 60 дБ, качество изображения хорошее, шума нет, и чем больше отношение сигнал/шум, тем лучше контроль шума. Этот параметр связан с количеством шума на изображении, чем выше отношение сигнал/шум, тем чище кажется изображение, и тем меньше точечного шума на изображении ночного видения.

   Интернет-провайдер

   ISP — это сокращение от Image Signal Processor (процессор обработки сигналов изображений), а DSP — это сокращение от Digital Signal Processor (цифровой процессор сигналов). ISP (обработка сигналов изображений) в основном завершает обработку цифровых изображений и преобразует исходные данные, собранные датчиком, в формат, поддерживаемый алгоритмом.

   ISP обычно используется для обработки выходных данных датчика изображения. Например, AEC (автоматическая регулировка экспозиции), AGC (автоматическая регулировка усиления), AWB (автоматический баланс белого), цветокоррекция, затенение объектива, гамма-коррекция, удаление плохих пятен, автоматический уровень черного, автоматический уровень белого и другие функции.

   Процесс интернет-провайдера:

   1. После того, как внешний свет проходит через объектив, он фильтруется цветным фильтром и излучается на поверхность датчика;

   2. Датчик преобразует свет, передаваемый от линзы, в электрический сигнал, а затем преобразует его в цифровой сигнал с помощью внутреннего АЦП.

   ЦСП

   5 ЦСП

   Функция ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛА (ЦОС): в основном с помощью ряда сложных математических алгоритмов для оптимизации параметров сигнала цифрового изображения и передачи обработанного сигнала через USB и другие интерфейсы на ПК и другие устройства.

   Различия между DSP и ISP:

   Возможности DSP расширены, он может делать некоторые фотографии и эхо (кодек JPEG), видео и воспроизведение (видеокодек), кодек H.264, есть много других аспектов обработки. ISP - это особый вид DSP, который имеет дело с сигналом изображения. В настоящее время ISP может существовать независимо как чип или может быть напрямую интегрирован в датчик изображения. Внешний выход - это изображение YUV, обработанное ISP. Если используется датчик изображения без ISP, выход - это данные изображения в формате RAW. Он также может быть напрямую интегрирован в AP и напрямую использовать ISP внутри AP для обработки сигнала изображения.

Поставщик услуг по решению задач модуля камеры

Тел:+86 186 6497 2870

WhatsApp:+86 186 6497 2870

Электронная почта:caida@dgzx.hk

https://dgzx.hk