一、摄像头模组(CCM)介绍:
摄像头模组,全称Camera Compact Module,以下简写为CCM,是影像捕捉至关重要的电子器件。
CCM分为定焦模组和自动变焦模组,其中定焦模组主要由镜头、镜座、感光集成电路、软性线路板、补强和钢片装配而成,其装配图如下:
定焦模组装配图
自动变焦模组由镜头、音圈马达、底座支架、感光集成电路、驱动集成电路和连接器组成,其装配图如下:
自动变焦模组装配图
工作原理:物体通过镜头(lens)聚集的光,通过CMOS或CCD集成电路,把光信号转换成电信号,再经过内部图像处理器(ISP)转换成数字图像信号输出到数字信号处理器(DSP)加工处理,转换成标准的GRB、YUV等格式图像信号。
CCM 包含四大件: 镜头(lens)、传感器(sensor)、软板(FPC)、图像处理芯片(DSP)。决定一个摄像头好坏的重要部件是:镜头(lens)、图像处理芯片(DSP)、传感器(sensor)。CCM的关键技术为:光学设计技术、非球面镜制作技术、光学镀膜技术。
镜头(lens)是相机的灵魂,镜头(lens)对成像的效果有很重要的作用,是利用透镜的折射原理,景物光线通过镜头,在聚焦平面上形成清晰的影像,并通过感光材料CMOS或CCD感光器记录景物的影像。镜头是由不同的透镜(镜片)经系统组合而成的整体,其中镜片通常分为玻璃的和塑胶的两种,玻璃的比较贵,透光和成像效果比较好,但是塑胶的抗震性比较好。高像素的手机镜头一般由玻璃制成。
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高的产业有比较高的门槛,业内比较知名的企业如富士精机、柯尼卡美能达、大立光、Enplas等
传感器(sensor)是CCM的核心模块,目前广泛使用的有两种:一种是广泛使用的CCD(电荷藕合)元件;另一种是CMOS(互补金属氧化物导体)器件。
电荷藕合器件图像传感器CCD(Charge Coupled Device),它使用一种高感光度的半导体材料制成,能把光线转变成电荷,通过模数转换器芯片转换成数字信号。CCD由许多感光单位组成,通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时,每个感光单位会将电荷反映在组件上,所有的感光单位所产生的信号加在一起,就构成了一幅完整的画面。
互补性氧化金属半导体CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,使其在CMOS上共存着带N(带–电) 和 P(带+电)级的半导体,这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。
CCD传感器模块以日本厂商为主导,全球规模市场有90%以上被日本厂商垄断,以索尼、松下、夏普为石龙头。
CMOS 传感器主要美国、台湾和韩国为主导,主要生产厂家有美国 OmniVision、 Agilent、 Micron,台湾的锐像、原相、泰视等,韩国的三星、现代。
图像处理芯片(DSP)是CCM的重要组成部分,它的作用是将感光芯片获得的数据及时快速地传递中央处理器并刷新感光芯片,因此DSP芯片的好坏,直接影响画面品质(比如色彩饱和度,清晰度等)。
芯片按厂家有OV, SET,格科威,BYD,原相,像素有4万,8万,10万,30万,200万,300万,500万,800万,1200万、1320万等。目前比较流行的像素一般有10万、30万、200万、300万、500万这几种。
FPC柔性电路板(柔性PCB): 简称"软板", 又称"柔性线路板",连接芯片和手机。起到电信号传输作用。
目前FPC有:单面、双面、多层柔性板和刚柔性板四种。
①单面柔性板是成本最低,当对电性能要求不高的印制板。在单面布线时,应当选用单面柔性板。其具有一层化学蚀刻出的导电图形,在柔性绝缘基材面上的导电图形层为压延铜箔。绝缘基材可以是聚酰亚胺,聚对苯二甲酸乙二醇酯,芳酰胺纤维酯和聚氯乙烯。
②双面柔性板是在绝缘基膜的两面各有一层蚀刻制成的导电图形。金属化孔将绝缘材料两面的图形连接形成导电通路,以满足挠曲性的设计和使用功能。而覆盖膜可以保护单、双面导线并指示元件安放的位置。
③多层柔性板是将3层或更多层的单面或双面柔性电路层压在一起,通过钻孔电镀形成金属化孔,在不同层间形成导电通路。这样,不需采用复杂的焊接工艺。多层电路在更高可靠性,更好的热传导性和更方便的装配性能方面具有巨大的功能差异。在设计布局时,应当考虑到装配尺寸、层数与挠性的相互影响。
④传统的刚柔性板 是由刚性和柔性基板有选择地层压在一起组成的。结构紧密,以金属化孔形成导电连接。如果一个印制板正、反面都有元件,刚柔性板是一种很好的选择。但如果所有的元件都在一面的话,选用双面柔性板,并在其背面层压上一层FR4增强材料,会更经济。
⑤混合结构的柔性电路是一种多层板,导电层由不同金属构成。一个8层板使用FR-4作为内层的介质,使用聚酰亚胺作为外层的介质,从主板的三个不同方向伸出引线,每根引线由不同的金属制成。康铜合金、铜和金分别作独立的引线。这种混合结构大多用在电信号转换与热量转换的关系及电性能比较苛刻的低温情况下,是惟一可行的解决方法。