CAMERA培训资料.ppt

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1、目录Summary,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,NB camera：是笔记本电脑摄像模组的意思。见下面的示意图。,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.crystal：晶振，产生数子电路必须的工作频率。7.MIC：麦克风，

2、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,影像传感器sensor 其功能類似傳統相機底片的功能_擷取畫面,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

3、 _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

4、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。,Sensor,CMOS 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,Sensor,Micro-lens and Color Filter Arrays,Sensor,Image Sensor/BSI Design,BSI CMOS(Back Side Illumination Complementary Metal Oxide Sem

5、iconductor),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

6、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:VGA _640 X 480 約30 萬畫素(pixels)HD_ 1280 X 720 約 100萬畫素(pixels)1.3 M(SXGA)_ 1280 X 1024 約130萬畫素(pixels)2M_1600 X 1200/3M,5M.,640,480,Sensor,Sensor IC package 區分:CSP/COB/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

7、&wire bonding的時間及製程.,Sensor,OV sensor bottom side,SETI sensor bottom side,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bonding 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。,Sensor,TPLCC,PLCC,CLCC,Sensor vendor&型号List:,Sensor,CMOS Image SensorOmni Vision

8、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),LENS,LENS: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 FF _ Fix focus(固定焦距):只有LENS+Holder組合,調整到固定焦距 後將LENS&Holde

9、r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.,LENS,Holder,LENS,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.AM_ Auto macro_ 具備近拍及normal焦距的功能,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 came

10、ra上較少。,LENS,LENS 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).,LENS,Fix Focus LENS 的鏡片組合圖:3P(Plastics).,IR Cut,P3鏡片,P2鏡片,P1鏡片,墊片,墊片,壓環,鏡筒,LENS,VCM&

11、LENS組合圖,PCBA,Bezel holder,Driving Mechanism,Base,LENS主要参数,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,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,LENS,LENS Vendor&List:,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，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

12、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-MJPEG 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

13、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

14、廠會 因為cost down而將scaling的功能取消。,DSP基本架构,DSP Vendor&List:,DSP,影像/信号/系统说明,一.三原色,三種色料都加到最濃時，黑色,三種色光都加到最強時，白色,注意到沒？互為補色！,色光三原色 RGB,色料三原色 印刷工業色(CMYK),二.Image size 常见的影像尺寸有以下几种,UXGA 1600 x1200SXGA 1280 x1024SVGA 800 x600VGA 640 x480CIF 352x288QVGA 320 x240QCIF 176x144,三.DSP和SENSOR常见界面,四.SENSOR的主要信号,五.色彩转变,六

15、.色表介绍,在色彩、雜訊上，我們可以用 GretagMacbeth 的 Color Checker 色表或是柯達的 Q-13 Step chart。一般來說，Color Checker 色表雖有不足處，但是它很簡單，Q-13 較易反光，但可以簡單測試動態範圍的項目。,Color Checker 色表如下所示，由上而 下、由左而右，它總共有四排、24 個格子。,我們通常會給予編號#1-#24，他們在攝影上其實有重要的涵義，例如：#1 可以代表 dark skin，#2 可以代表 light skin，跟膚色相關。第三排的#13-#18，是幾個相當主要的顏色，從左而右：B、G、R 這是色彩三原色，

16、然後是 Y、M、C，這又是重要的三補色。第四排的六個格子，左邊是白色、右邊是黑色，你可以想像這一排可以代表從影像的亮部、中間調，一直到暗部，都涵蓋其中。,七.影像品质IQ,一般而言，我們要求影像要高解析度、銳利(Sharpness)、不要有色散(Color fringing)、儘量降低變形及雜訊。是否能分辨這些黑白相間、越來越密的線條，我們稱為 MTF(Modulation Transfer Function)或是SFR(Spatial Frequency Response)。常用的測試圖表為 ISO 12233。,NB CAMERA制程介绍,一个 NB CAMERA成品一般需要经理SMT，COB，后端组装测试三个制程段。其中COB制程段视产品sensor设计情况而定。各制造流程可以见下面的流程图示。,