CAMERA培训资料.ppt

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1、目录目录SummarySummary 1. NB Camera 简介2. 重要零件说明 2.1 sensor 2.2 LENS 2.3 DSP3. 影像/信/系统说明4. 制程介绍NB Camera 簡介簡介NB camera：是笔记本电脑摄像模组的意思。见下面的示意图。Camera組成圖模组中的主要构成部件（Key parts）有以下几种； 1. DSP：数字信号处理器 2. Sensor：影像传感器，负责将光学信号转换成电子信号。 3. LENS：其作用是将物体成为一个实相聚焦在sensor表面。 4. Flash：存储器，目前一般为EEPROM。 5. PCB： 印刷电路板 6. cry

2、stal：晶振，产生数子电路必须的工作频率。 7. MIC：麦克风，又可分为单麦和双麦（左右声道）。 韧体（Firmware）说明 : 具体又分成camera function code & camera image code 。功能代码部分都是由DSP vendor ( IC設計者)提供 , 影像代码部分都是由模组制造商fine tune( image quality會因為客戶及fine turn的人的喜好有所不同）。然后和function code燒錄至硬體的flash裡 。重要零件说明重要零件说明1 1影像传感器影像传感器sensorsensor 其功能類似傳統相機底片的功能_擷取畫面,

3、將光能轉換成电子讯号訊號。 根据Sensor的生產方式和技術構造，目前可分為CCD 以及CMOS 兩種。各自擁有不同的特性。CCD _charge-coupled device ( 感光耦合元件 ) :CCD 具有感光面積大、因此體積較小的優點，色彩飽和度高，雜訊低也是其優點，另外CCD 訊號讀取的速度較快，比較適合動態影像攝影。但CCD 元件工作電壓在515V，耗電量大，且需 24 條電源驅動，且要外接Power IC，因此電路設計相對複雜。CMOS_ Complementary Metal Oxide Semiconductor (互補金屬氧化半導體影像感測器 )： CMOS 晶片製作為標

4、準之半導體製程，可將其他訊號處理功能一併整合在一個晶片中，整合度較高。 優點是耗電低，成本低。缺點是容易產生雜訊，畫質較CCD差。目前大量使用在行動裝置上 (手機及NB) ,因此目前佔有大部份的市場。 另外，值得注意的是sensor的封裝方式，也可能會影響到封裝後晶片的大小。目前主要的兩種方式為COB(Chip On Board)及CSP(Chip Scale Package)兩種方式。SensorCMOS sensor可結合有效成像區域與外部電路，將兩者設計於同一片晶片上SensorMicro-lens and Color Filter ArraysSensorImage Sensor /

5、BSI DesignImage Sensor / BSI DesignBSI CMOS (Back Side Illumination Complementary Metal Oxide Semiconductor), 背照式影像感測器CMOS的製程可以想像成漢堡一樣，是以層層堆疊上去，其中最關鍵的光轉電感光元件是在整個IC的最底層，受光面感測元位於最底層的基板上（左圖黃色受光面那條線），受光面上面則佈滿許多金屬配線。這些金屬配線因為用許多的絕緣物質，會影響透光性、以及產生色散情形，所以入射光真正進入感光元件的光量可說少了一半。背照式CMOS感光元件技術就是為了解決進光量過少的缺點，直接將感光

6、元件的受光面感測元放置在基版的背面，同時將整個IC反過來配置，入射光不會受到金屬配線絕緣物質的阻擾，較傳統感光元件足足提昇了1倍的進光量：光電轉換效率更高，也擁有低雜訊的優點。Sensor左為傳統感光元件，右為背照式CMOS感光元件，少了配線阻擋能獲得更多的入射光。Sensor Sensor的畫素區分 :l VGA _640 X 480 約30 萬畫素 ( pixels ) l HD_ 1280 X 720 約 100萬畫素 ( pixels ) l 1.3 M ( SXGA ) _ 1280 X 1024 約130萬畫素 ( pixels ) l 2M_1600 X 1200 / 3M ,

7、5M .640480Sensor Sensor IC package 區分: CSP / COB / A.CSP _Chip Scale Package : sensor vendor出廠時就是一顆BGA IC 直接可以做SMT的製程,省去Die bonding & wire bonding的時間及製程.SensorOV sensor bottom side SETI sensor bottom side B.COB_ Chip on board :裸晶片直接黏在電路板或基板上 module maker跟 sensor vendor買sensor die , module maker 自己bo

8、nding wise 或讓專業封測廠封裝成IC ( PLCC / CLCC / TPLCC ) 再經過SMT著裝後組裝測試。SensorTPLCC PLCC CLCC Sensor vendor & 型号List :SensorCMOS Image SensorOmni Vision 美商豪威Aptina 美光(Micron)Samsung 三星(韓商)SETi (Seoul,韓商)Pixelplus (韓商)Hynix (韓商)PixelArt 原相科技Himax 恆景科技SonyKodakAvogo (前Agilent)STCypressSiliconfile (韓商)0.3 MHD /

9、1.3 M2.0 MotherOmniVision7670 / 7675 / 7725 / 7740 / 76909660 / 9665 / 9710 / 97262640 / 2650 / 2655 / 26593640 / 3650 / 5640 / 5643SeTiSIV-100B / SIV120B / SIV120DSIM130AHynixHI702 / YACBAA0SDDAS / YACBAC1SDDASYACC5A2SDDAS / YACC6A1SBDBSYACD5B1SBDBS MicronMI360 / MI367 / MI380 / MI390 MI1040 / MI13

10、30MI2020 / MI2030MI3130 / MI5140SamsungS5AK3DS5K6A1 / S5K6AA / S5K5AAS5K4B2/ S5K5B3 S5K4C2 / S5K5CAPixels plusPO8030KPO1150KDongbuDB8V61A DB8131Magna ChipMC501CLENSLENS : 鏡頭，等价于凸透镜，汇聚光线的作用。功能: 將被拍摄的实物透過鏡頭的光线汇聚功能聚焦呈現在 sensor上,形成一个清晰的实相。LENS鏡頭的種類區分: FF / AF / Macro A.FF _ Fix focus (固定焦距 ) : 只有LENS +

11、Holder組合,調整到固定焦距 後將LENS & Holder點膠固定,不能讓使用者自行調整focus ,因為成本 低,所以是目前使用最多的鏡頭種類, 130萬畫素以下的產品都在大 量運用 . LENSHolderLENSB.AF _ Auto focus (自動對焦) : 是由LENS + VCM (音圈馬達) 所組合成 的。不同的距離,可以透由软件的影像比对功能，自动控制VCM运动，調节鏡頭的焦距 ,达到清晰影像。因為VCM價格較高及Sensor 畫素關係, 通常使用在NB Camera 3M以上及數位相機的產品上.C.AM_ Auto macro_ 具備近拍及normal焦距的功能 ,

12、近拍跟一般數位相機中 微间距 功能类似。利用鏡頭裡最短的對焦距離,一般運用在NB camera上較少。LENSLENS 的鏡片組合: LENS 的價格在於鏡片的材質 ( 塑膠鏡片及玻璃鏡片 的數量) , 目前NB camera都以塑膠鏡片( Plastics ) 為主 , 原因為價格 .體積.厚度, 以下圖表將兩者做比較 : 目前LENS都由2片以上的鏡片組合而成的 , 0.3M_VGA都用2P 或 1P1G ( 1pcs_Plastics + 1pcs_Glass ) , 1.3M都用3P 或2P1G ( 2pcs_Plastics + 1pcs_Glass ) . 鏡片總類鏡片總類價格價格

13、體積體積& &厚度厚度製造過程製造過程塑膠鏡片Plastics低 , 若模具確認可以大量生產小/薄 ( 可製做非球面鏡片 )射出製程: 只要射出模具和生產參數確認 , 就可以大量生產 , 鏡片的好壞來自各LENS廠模具的Know how .玻璃鏡片Glass高 , 需有研磨時間大/厚研磨製程 : 每個鏡片需靠研磨到設計的形狀及厚度所以較花時間LENSFix Focus LENS 的鏡片組合圖:3P (Plastics) . IR CutP3鏡片P2鏡片P1鏡片墊片墊片壓環鏡筒LENSVCM & LENS組合圖PCBABezel holderDriving MechanismBaseLENS主要

14、参数主要参数光圈系数光圈系数即“相对孔径”的倒数。而相对孔径是指镜头的有效孔径和焦距之比表示。 像圆像圆光学焦距后焦距视场FOV视场FOV与焦距畸变相对照度红外线滤波器主光线入射角LENSLENS Vendor & List :VendorLENSLargan_大立光 / AOET_先進 / Genius_玉晶 / Glory_光耀 / Newmax_新鉅 / Kinko_今國光 / AOCI _亞光 / Sunny_舜宇VCMFoxconn_鴻海 / Powergate_力相 / 華宏DSP功能 : 对从sensor传输来的影像讯号进行编码，格式转换，压缩等处理，转換成符合USB规则的訊號，

15、并担负与電腦溝通桥梁 。DSP : Digital Signal Processors or Backend IC _數位訊號 處理器 DSP種類 : DSP用價格來做區分 , 可分為單純的bridge & 內建ISP (Image Signal Processor) 1- Bridge ( 單純的2.0 USB controller ) :需要和含有ISP的 sensor 搭配使用。2- with ISP (Image Signal Processor) :可以和有ISP / 沒有ISP sensor都可 以搭配使用,可以選擇用DSP 上的ISP或sensor上的ISP 去處理影像。3- M

16、JPEG or Scaling :目前這兩種技術因為無專利問題 , 每個DSP都可以開發和使 用,必須看使用者的需求而是否搭配此功能。 3-1.MJPEG _ Motion JPEG :會動的JPEG圖檔 ,是簡單壓縮動作, 觀看端不需進 行解壓縮,並不會消耗太多硬體資源，可達到影像低 延遲效果。 3-2.Scaling :只是影像處理的一種方式,可以scale up 或scale down 兩種 , scaling up是用補插點技術去將畫素提升至較大的畫素 ( 例 : 原本sensor的最大畫素為640 x480 提升至1280 x720 or 1280 x960, 但若原先的影像品質不是很優的狀況下,scaling up後會造成影像 品質更差,scaling down 是將原先1280 x960 scaling down至 640 x480,一般的sensor or DSP都有這些功能,sensor or DSP廠會 因為cost down而將scaling的功能取消。 DSP基本架构DSP Vendor & List : DSPBridgeISPSonix_松翰SN9C230