摄像头模组是一个光、机、电、软硬件集成的复杂系统,制作工艺中对各工段的配合和技术掌握有较高要求,小编将对模组的原理及工艺作简单的介绍。
摄像头模组的原理及工艺简介
被拍摄景物的光线通过镜头,将生成的光学图像投射到图像传感器上,然后光学图像的光信号通过光电二极管转换成电信号,这时获得的电信号是模拟信号,然后通过模数转换电路(A/D)转换成数字信号,并对信号进行初步的处理并输出,这时获得的数据是RAW data,打个比方就相当于我们用以前交卷拍照获取的胶片一样,然后数据通过ISP进行处理,相当于把胶片进行的冲洗,最终转换成手机屏幕上能看到的RGB图像。
图像传感器,即Image Sensor,是摄像头模组的关键组件,也是摄像头模组成像的核心部件。图像传感器是芯片工艺,其加工与周转都是以单张8寸或12寸晶圆(Wafer)的形态作业,如左图单张晶圆是粘贴在崩在铁环的蓝胶带上周转,通常根据图像传感器单品尺寸的不同,单张晶圆上包括数千颗Sensor单品。如右图依次为图像传感器单品、单品未切割前的单张晶圆、以及晶圆的包装盒形态。
接下来我们看下图像传感器(Sensor)内部是结构是什么样的。左边是一颗Sensor的细部构造图,最外围是Pad Ring金手指,其次是各种复杂的逻辑电路,包括内部模拟信号处理电路、模数转换电路、时序控制电路、和外部的数字信号接口处理输出等等电路。中间区域就是图像传感器关键的感光区域,也是RGB像素排列整列区域。
那每一个像素是什么样的结构,我们通过右侧来了解下。我们把单个像素pixel就像一个豆腐块一样切出来,可以看到sensor z向看分为四层,最上层是MicroLens,聚光以加强光照强度,其次是RGB绿光层,然后是电路层,进行光电转换、信号放大等,最底层就是硅基层。
镜头是摄像头模组成像的光学器件,通常采用的是树脂非球面镜片,黑料通常用PC料,白料通常采用APLOKP4等树脂材料。镜头的作用是将被摄物体的影像呈现到图像传感器上。主要参数有:焦距、物距、像距、光圈F/N、TTL(镜头端面到芯片成像面距离)、视场角FOV等。
镜头可以只由一个镜片组成,但由于光学原因,单个镜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问题,尤其在边缘部分,成像很差,而多个镜片的组合可以在一定程度上校正像差。所以通常我们手机摄像头的镜头根据不同要求,镜片数包括3P、4P、5P、6P等。