基本工作原理:景物通過鏡頭(LENS)生成的光學(xué)圖像投射到圖像傳感器表面上,,然后轉(zhuǎn)為電信號(hào),,經(jīng)過A/D(模擬信號(hào))轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字圖像信號(hào),再送到數(shù)字信號(hào)處理芯片(DSP)中加工處理,,通過顯示器就可以看到圖像了,。
(1)鏡頭簡析 手機(jī)攝像頭由PCB板,、鏡頭、固定器和濾色片,、DSP(CCD用),、傳感器等部件組成。其工作原理為:拍攝景物通過鏡頭,,將生成的光學(xué)圖像投射到傳感器上,,然后光學(xué)圖像被轉(zhuǎn)換成電信號(hào),,電信號(hào)再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號(hào),數(shù)字信號(hào)經(jīng)過DSP加工處理,,再被送到手機(jī)處理器中進(jìn)行處理,,最終轉(zhuǎn)換成手機(jī)屏幕上能夠看到的圖像。 PCB板 就是攝像頭中用到的印刷電路板,,分為硬板,、軟板、軟硬結(jié)合板三種,,這三種材料應(yīng)用范圍不同,CMOS可以使用任何一種,,但CCD只能使用軟硬結(jié)合板,,并且也是軟硬結(jié)合板的造價(jià)成本最高。
PCB板 鏡頭 鏡頭是將拍攝景物在傳感器上成像的器件,,它通常由由幾片透鏡組成,。從材質(zhì)上看,攝像頭的鏡頭可分為塑膠透鏡和玻璃透鏡,。玻璃透光性以及成像質(zhì)量都具有較大優(yōu)勢(shì),,但玻璃透鏡成本也高。因此一個(gè)攝像頭品質(zhì)的好壞,,與鏡頭也是有一定關(guān)系的,。比如諾基亞800采用的是卡爾蔡司認(rèn)證鏡頭,成像效果就會(huì)比普通鏡頭好一些,。當(dāng)然,,它只是總效果的影響因素之一。
鏡頭 鏡頭有兩個(gè)較為重要的參數(shù):光圈和焦距,。光圈是安裝在鏡頭上控制通過鏡頭到達(dá)傳感器的光線多少的裝置,,除了控制通光量,光圈還具有控制景深的功能,,光圈越大,,景深越小,平時(shí)在拍人像時(shí)背景朦朧效果就是小景深的一種體現(xiàn),。諾基亞800和魅族MX四核版的光圈都為f/2.2,,小米2光圈為f /2.0,iPhone 4S光圈為f/2.4,,數(shù)字越小,,代表光圈越大,也就是說小米2的光圈最大,,不加上其他因素的話理論上成像效果最好,。 另外鏡頭的另一重要參數(shù)是“焦距”,。焦距是從鏡頭的中心點(diǎn)到傳感器平面上所形成的清晰影像之間的距離。根據(jù)成像原理,,鏡頭的焦距決定了該鏡頭拍攝的物體在傳感器上所形成影像的大小,。比如在拍攝同一物體時(shí),焦距越長,,就能拍到該物體越大的影像,。長焦距類似于望遠(yuǎn)鏡。 固定器和濾色片 固定器的作用,,實(shí)際上就是來固定鏡頭,,另外固定器上還會(huì)有一塊濾色片。濾色片也即“分色濾色片”,,目前有兩種分色方式,,一種是RGB原色分色法,另一種是 CMYK補(bǔ)色分色法,。原色CCD的優(yōu)勢(shì)在于畫質(zhì)銳利,,色彩真實(shí),但缺點(diǎn)則是噪聲問題,,一般采用原色CCD的數(shù)碼相機(jī),,ISO感光度多半不會(huì)超過400。相對(duì)的,,補(bǔ)色CCD多了一個(gè)Y黃色濾色器,,犧牲了部分影像的分辨率,但I(xiàn)SO值一般都可設(shè)定在800以上,。
固定器和濾色片 DSP DSP又叫數(shù)字信號(hào)處理芯片,,它的功能是通過一系列復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法運(yùn)算,對(duì)數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化處理,,最后把處理后的信號(hào)傳到顯示器上,。目前DSP廠商的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)都已經(jīng)比較成熟,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)上相差不大,。
傳感器和DSP 上面所說的DSP是CCD中會(huì)使用,,是因?yàn)椋贑MOS傳感器的攝像頭中,,其DSP芯片已經(jīng)集成到CMOS中,,從外觀上來看,它們就是一個(gè)整體,。而采用CCD傳感器的攝像頭則分為CCD和DSP兩個(gè)獨(dú)立部分,。 傳感器 傳感器是攝像頭組成的核心,也是最關(guān)鍵的技術(shù),它是一種用來接收通過鏡頭的光線,,并且將這些光信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)的裝置,。簡單的理解,我們可以把傳感器看做是傳統(tǒng)相機(jī)用的膠片,,雖然兩者原理不同,,但在相機(jī)整體組成結(jié)構(gòu)中有一定相似度。 感光器件面積越大,,捕獲的光子越多,,感光性能越好,信噪比越低,。 常見的攝像頭傳感器主要有兩種,,一種是CCD傳感器,一種是CMOS傳感器,。兩者區(qū)別在于:CCD的優(yōu)勢(shì)在于成像質(zhì)量好,,但是由于制造工藝復(fù)雜,只有少數(shù)的廠商能夠掌握,,所以導(dǎo)致制造成本居高不下,特別是大型CCD,,價(jià)格非常高昂,。在相同分辨率下,CMOS價(jià)格比CCD便宜,,但是CMOS器件產(chǎn)生的圖像質(zhì)量相比CCD來說要低一些,。
傳感器 相對(duì)于CCD傳感器,CMOS影像傳感器的優(yōu)點(diǎn)之一是電源消耗量比CCD低,,CCD為提供優(yōu)異的影像品質(zhì),,付出代價(jià)即是較高的電源消耗量,為使電荷傳輸順暢,,噪聲降低,,需由高壓差改善傳輸效果。但CMOS影像傳感器將每一畫素的電荷轉(zhuǎn)換成電壓,,讀取前便將其放大,,利用3.3V的電源即可驅(qū)動(dòng),電源消耗量比 CCD低,。 另外偶爾還會(huì)提到CCM傳感器,,CCM(Compact CMOS module)實(shí)際上是CMOS的一種,只是CCM經(jīng)過一些處理,,畫質(zhì)比CMOS高一點(diǎn),,拍照時(shí)感應(yīng)速度也較快,但照片品質(zhì)還是遜色于CCD,。 目前,,主流的手機(jī)用的都是CMOS傳感器,,如三星Galaxy Note 2、iPhone 5,、小米2,、魅族MX四核版、諾基亞Lumia 800等,。 另外,,有的廠家在宣傳中會(huì)提到“背照式”“BSI”等概念,實(shí)際上BSI就是背照式CMOS的英文簡稱,,背照式CMOS是CMOS的一種,,它改善了傳統(tǒng)CMOS感光元件的感光度,在夜拍和高感的時(shí)候成像效果相對(duì)好一些,。如iPhone 4,、魅族MX四核版、中興U895,、索尼愛立信LT15i等機(jī)器中都應(yīng)用了BSI傳感器,,而iPhone 4的傳感器由OmniVision公司生產(chǎn)提供。 另外,,傳感器廠商中索尼也非常出名出名,,索尼生產(chǎn)的一代背照式CMOS(BSI)命名為“Exmor R CMOS”,二代命名為“Exmor RS CMOS”,。其中索尼LT26i,、HTC凱旋X310e采用的就是Exmor R CMOS傳感器。 從上面的各個(gè)名詞中我們知道,,Exmor R CMOSExmor RS CMOS屬于背照式CMOS(BSI)的一種,,而背照式CMOS(BSI)又屬于CMOS的一種。概念上不能混淆,。 |
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