攝像頭模組是一個光、機、電、軟硬件集成的復雜系統,制作工藝中對各工段的配合和技術掌握有較高要求,小編將對模組的原理及工藝作簡單的介紹。
攝像頭模組的原理及工藝簡介
被拍攝景物的光線通過鏡頭,將生成的光學圖像投射到圖像傳感器上,然后光學圖像的光信號通過光電二極管轉換成電信號,這時獲得的電信號是模擬信號,然后通過模數轉換電路(A/D)轉換成數字信號,并對信號進行初步的處理并輸出,這時獲得的數據是RAW data,打個比方就相當于我們用以前交卷拍照獲取的膠片一樣,然后數據通過ISP進行處理,相當于把膠片進行的沖洗,最終轉換成手機屏幕上能看到的RGB圖像。
圖像傳感器,即Image Sensor,是攝像頭模組的關鍵組件,也是攝像頭模組成像的核心部件。圖像傳感器是芯片工藝,其加工與周轉都是以單張8寸或12寸晶圓(Wafer)的形態作業,如左圖單張晶圓是粘貼在崩在鐵環的藍膠帶上周轉,通常根據圖像傳感器單品尺寸的不同,單張晶圓上包括數千顆Sensor單品。如右圖依次為圖像傳感器單品、單品未切割前的單張晶圓、以及晶圓的包裝盒形態。
接下來我們看下圖像傳感器(Sensor)內部是結構是什么樣的。左邊是一顆Sensor的細部構造圖,最外圍是Pad Ring金手指,其次是各種復雜的邏輯電路,包括內部模擬信號處理電路、模數轉換電路、時序控制電路、和外部的數字信號接口處理輸出等等電路。中間區域就是圖像傳感器關鍵的感光區域,也是RGB像素排列整列區域。
那每一個像素是什么樣的結構,我們通過右側來了解下。我們把單個像素pixel就像一個豆腐塊一樣切出來,可以看到sensor z向看分為四層,最上層是MicroLens,聚光以加強光照強度,其次是RGB綠光層,然后是電路層,進行光電轉換、信號放大等,最底層就是硅基層。
鏡頭是攝像頭模組成像的光學器件,通常采用的是樹脂非球面鏡片,黑料通常用PC料,白料通常采用APLOKP4等樹脂材料。鏡頭的作用是將被攝物體的影像呈現到圖像傳感器上。主要參數有:焦距、物距、像距、光圈F/N、TTL(鏡頭端面到芯片成像面距離)、視場角FOV等。
鏡頭可以只由一個鏡片組成,但由于光學原因,單個鏡片的成像不可避免的存在色差、球差、彗差、像散等等一些列像差問題,尤其在邊緣部分,成像很差,而多個鏡片的組合可以在一定程度上校正像差。所以通常我們手機攝像頭的鏡頭根據不同要求,鏡片數包括3P、4P、5P、6P等。