カメラ モジュール ハードウェア

October 11, 2021

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カメラ モジュールは、フル ネームCCMとして短縮されるカメラの密集したモジュールである。

CCMは4つの大部分を含んでいる:レンズ、センサー、FPCのandDSP。

カメラの質を定める重要な部品は次のとおりである:レンズ、DSPおよびセンサー。

働き主義:、CMOSまたはCCDの集積回路を通して集められるライトは電気的信号にレンズ（レンズ）を通して目的によって光信号変えられ、それから内部画像処理プロセッサ（ISP）はディジタル信号プロセッサ（DSP））にデジタル画像の信号および出力に標準的なGRB、YUVおよび他のフォーマットのイメージ信号への処理および転換変えられる。

2. ハードウェア構成

  • レンズ

レンズは光信号感光性装置CMOS/CCD.Lensの一点に集中するためにセンサーのつく率を光信号を受け取ることができ、全面的な効果はとつレンズに関連して定めるある装置であり。

通常、カメラのレンズの構造はプラスチック レンズ（プラスチック）およびガラス レンズ（ガラス）に分けられる複数のレンズで構成される。通常、カメラに使用するレンズの構造は次のとおりである:1P、2P、1G1P、1G3P、2G2P、4G、8P、等。より多くのレンズ、より高い費用;ガラス レンズはプラスチック レンズより高いが、ガラス レンズのイメージ投射効果はプラスチック レンズのそれよりよい。現在、カメラは市場の携帯電話のためにコストの削減を目的にである主に1G3P （1枚のガラス レンズおよび3枚のプラスチック レンズで構成される）、形成した。

  • レンズの主要な表示器

可能A. Eliminate同様に多くの火炎信号

  • 画像品質の明快さ
  • CRA （主な光線の角度）は影で覆うことを減るように一致するべきである（レンズのcra
  • 開きはできるだけ大きい
  • ゆがみはできるだけわずかなべきである
  • レンズの主要な変数

（1）焦点距離:レンズの焦点距離の長さは、視野のサイズ撮られる、イメージのサイズ被写界深度のサイズおよび映像の見通しを定める。一般的に、単レンズのため、それはカメラ レンズははるかに複雑の多数レンズの組合せであるが、レンズの中心からの焦点への間隔である。ここの焦点距離はレンズの中心点からの感光性部品（CCD）で形作られる明確なイメージへの間隔を示す。

  • 視野:私達は頻繁に映像の射撃練習場を反映するのに横の視野を使用する。より大きい焦点距離f、より小さく画角、およびより小さいイメージの範囲感光性要素で形作られる;逆により大きいイメージの範囲感光性要素で形作られる画角より大きく、焦点距離f、より小さく。
  • Fの価値（口径比）:Fの価値はレンズ（すなわち、レンズによって送信されるライトの量）の明るさを示す。F=Lensの焦点距離/開きの直径。同じFの価値によって、長い焦点距離レンズの開きは短い焦点距離レンズのそれより大きい。
  • 開き:開きはレンズを通るライトの量を制御するのに使用することができるレンズの中にある調節可能な光学機械ダイヤフラムである。アイリス絞り。ダイヤフラムのサイズを制御するのに使用されるレンズの中の機械装置。またはレンズのf-stopを調節するためにレンズのダイヤフラムを開けるか、または閉めることを使用される装置を示す。
  • 被写界深度:目的が焦点にあるとき、目的の前のある特定の間隔からのそれの後ろのある特定の間隔へのすべての場面は明確であることとまた同等である。焦点がかなり明確どこにであるか支持する前部からの間隔は被写界深度呼ばれる。
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  • 2.1 VCM （ボイス・コイル・モーター）

    フル ネームは音声コイルMontorのタイプのモーターの電子工学のボイス・コイル・モーターである。主義はスピーカーのそれに類似しているので、高周波応答および高精度の特徴があるボイス・コイル・モーターと呼ばれる。主要な主義は、永久的な磁界のモーターのそれにより動きの上下に運転するコイルのDCの流れの変更によってばねの葉の伸ばされた位置を制御することである。携帯電話のカメラは広く自動集中を達成するのにVCMを使用する。VCMを通して明確なイメージを示すために、レンズの位置は調節することができる。

  • VCMのパフォーマンス インジケータ

  • VCMの性能は走行距離への流れの比率によって主に異なる。開始の流れから始まって、現在の上昇は運転することができる打撃の間隔に比例するべきである。より小さく上昇の流れが要求したら、より高い正確さ。同時に、それはまた最高のパワー消費量、最高力およびサイズによって決まる。

  • VCMの分類

  • 構造から、それは3つの部門に大体分けることができる:（1）榴散弾の構造;（2）球のタイプ構造;（3）摩擦タイプ構造。

    機能から、それは5つの部門に大体分けることができる:（1）開ループの開いたモーター;（2）近いループ閉じたループ モーター;（3）互い違いの中央モーター;記憶金属の方式、等）;（5） OIS+Closeのループ6軸線モーター。

  • AFの主義

  • 自動焦点モードに入った後、運転者は0から通常位置から最高の変位にレンズ移動をする最大値に移る。現時点で、センサー イメージ投射表面は自動的に映像を撮り、DSPの救う。各映像の価値を計算するDSPの使用これらの映像。MTF （調節伝達関数）の価値は、このMTFのカーブの、そしてアルゴリズムによる最大値を、現在のサイズをこのポイントに相当して得るために見つけるために、およびもう一度自動ズームレンズが達成されるためにレンズがイメージ投射表面で安定するために運転者に音声コイルに流れを提供するように指示する。

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  • ズームレンズおよび焦点

  • :光学ズームレンズを達成する使用ズームレンズ モーター（ズームレンズ）

    レンズの中のレンズの焦点の位置を変え、レンズの焦点距離の長さを変え、そして急上昇の効果を達成するためにレンズの画角を変えるように移動によって。

    B:達成しなさい焦点モーター（AF）を使用して自動焦点を

    近い全体のレンズの位置をレンズの焦点距離の長さを明確なイメージを達成するために制御するには余りにも（レンズの中のレンズ）よりもむしろ動かしなさい。携帯電話の一般的な方法。

    光学焦点および光学ズームレンズは異なった概念である:

    光学ズームレンズはレンズの中のレンズの相対的な位置の、レンズの焦点距離の長さを変えるために移動によって焦点の位置を変えることで、イメージの拡大および減少を実現するためにレンズの画角を、変える;

    光学焦点はイメージが最も明確であるように実際に像距離を制御するために全体のレンズ（レンズのないレンズの位置）の位置を調節することである。

  • IR-CUT

  • 実際のところライトのさまざまな波長がある。人間の目は320nm-760nmの波長範囲のライトを確認し、320nm-760nmを越えるライトは人間の目によって見ることができない;カメラCCDまたはCMOSのイメージ投射部品がライトの波長の大部分を見ることができる間。さまざまなライトの参加が原因で、カメラによって元通りになる色は肉眼によって見られる色と異なる。例えば、緑植物は灰色、赤い映像を回す薄赤、黒い回転紫色、等を回す。二頂フィルターのろ過の効果による夜でCCDはすべてのライトを作り出さない雪片の騒音をフルに活用できないし、低照度の性能は不十分である。この問題を解決するためには、IR-CUT二重フィルターは使用される。

    IR-CUT二重フィルターはカメラ レンズのグループに造られる一組のフィルターを示す。レンズの外の赤外線センサーがライトの強度を検出するとき、作り付けIR-CUTは外的なライトに従ってフィルターを自動スイッチ。イメージが最もよい効果を達成するように、意志の自動スイッチの強さ。すなわち、日中または夜、二重フィルターはフィルターを自動スイッチできる従って昼夜にあるかどうか最もよいイメージ投射効果はにもかかわらず得ることができる。

  • IR-CUTの構成および主義

  • IRは赤外線締切りの低域フィルタから二重フィルター スイッチャを成っている（赤外線締切りまたは吸収フィルター）、full-spectrum光学ガラス（全伝達スペクトル フィルター）、および（それか他の動力源）成っているモーターから電磁石である場合もある力のメカニズムおよび回路の管理委員会を通して転換し、置かれるハウジング切った。昼間ライトが十分なとき、回路の管理委員会は転換するためにスイッチャを運転し、赤外線締切りフィルターCCDまたはCMOSを置くことは働くために本来の性格を元通りにする;夜の可視ライトが不十分なとき、赤外線締切りフィルターは働くために自動的に、full-spectrum光学ガラス開始離れ離す。現時点で、それはCCDかCMOSが赤外線カメラの夜間視界の性能を非常に改善し、全映像が明確、自然であるすべてのライトをフルに活用できるように赤外線ランプの赤外線ライトを感じることができる。

  • IR-CUTの表示器

  • a. フィルターの赤外線締切りの程度、軽い伝送および軽い形成の効果、等。

  • 電力ドライブの部品
  • 制御回路

  • 2.4.1センサーの構造

    4.Filter:一般使用赤外線ライトをフィルタ・アウトするためにIRの塗るか、または青いガラス。

    2.4センサー

    イメージ センサーは表面の数千万フォトダイオードへ何百万の半導体の破片である。フォトダイオードは電気的信号への白色光ライトに露出されたとき電荷を発生させる。

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    2.4.2分類

    感光性原物:CCD、CMOS （PPSおよびAPS）

    異なったプロセス:前部照らされたFSIは、積み重なったBSIをバック照らした

    2.4.3表示器

    1. ピクセル

    場面に相当して電子イメージを形作るために電荷に白色光をできるセンサーに多くの感光性単位がある。センサーでは、各々の感光性単位はピクセル（ピクセル）に対応する。より高いピクセルより多くの目的の細部を感じることができる従ってイメージはより明確、ことをより多くのピクセル、意味する、より明確イメージ投射効果。カメラの決断のプロダクトはピクセル価値、である例えば:1280×960=1228800

    2.Target表面のサイズ

    イメージ センサーの感光性部品のサイズはインチに一般に表現される。TVのように、このデータは通常公有地の1/3インチのようなイメージ センサーの斜めの長さを、示す。より大きいターゲット表面、よりよく軽い変化、およびより小さいターゲット表面、より容易それは得ることである。すばらしい被写界深度。

  • 感受性

  • すなわち、入射光の強度はCCDを通してかCMOSおよび関連電子回路感じられる。より高い感受性、より強く感光性表面の感受性つくべき、およびより高いシャッター速度。これは移動車を撃ち、夜に監視するとき特に重要である。

  • 電子シャッター

  • カメラの機械シャッター機能を示す言葉はある。それはイメージ センサーのライト感知の時を制御する。イメージ センサーのライト感知の価値が信号充満の蓄積ので、より長くライト感知、より長く信号充満蓄積の時間、およびより大きい出力信号の流れの広さ。より速い電子シャッター、より低い強いライトの下で撃つことのために適している感受性。

  • フレーム率

  • それは単位時間ごとに記録されるか、またはされる映像の数を示す。絶えず一連の映像をすることはアニメーション効果を作り出す。人間視覚システムに従って、映像のプレーバックの速度が15のfpsより大きい（すなわち、15のフレーム）とき、人間の目はほとんど映像のジャンプを見ることができない;それが24のフレーム/sに達するとき— —明滅現象は30 frames/sの間にあるときほとんど知覚できない（すなわち、24のフレームと30のフレーム間で）。

    fps （fps）またはフレーム率の数はグラフィック センサーが分野を処理している間毎秒更新できることを回数示す。高いフレーム率はより滑らかで、より現実的な視覚経験を得ることができる。

  • SN比

  • 電圧を言い触らす信号の電圧の比率はありSN比の単位はdBに表現される。通常、カメラによって与えられるSN比の価値は騒音レベルがまたそれに応じて増加するようにAGCがつくとき、小さい信号が高められるのでAGC （自動利得制御）が消えるとき価値である。

    SN比の典型的な価値は45-55dBである。それが50dBなら、イメージにわずか騒音があるが、イメージの質はよい;それが60dBなら、イメージの質はよく、騒音は起こらない。主としてSN比は騒音の制御をよりよいの示す。この変数はイメージの騒音ポイントの数と関連している。より高いSN比、よりきれい映像、および夜間視界映像のより少なくポイントそっくりの騒音。

    2.5 DSP

    ディジタル信号プロセッサDSP （デジタル信号処理）機能:主にデジタル画像の信号パラメータを最大限に活用し、USBを通してPCに処理された信号をおよび他の装置移す一連の複雑な数学アルゴリズムによっておよび他のインターフェイス

    2.5.1 DSPとISPの違い

    語集:

    ISPはイメージのプロセッサ信号命令、すなわち、イメージのプロセッサ信号命令の省略である。

    DSPはディジタル信号プロセッサ、すなわち、ディジタル信号プロセッサの省略である。

    機能説明:

    ISPが一般にAEC （自動露出制御）、AGC （自動利得制御）、AWB （自動白いバランス）、死んだピクセル、自動黒いレベル、自動白いレベルおよび他の機能の色の訂正、レンズの陰影、ガンマの訂正および取り外しのようなイメージ センサーのアウトプット データを、処理するのに使用されている。

    DSP機能は、それ、処理のディジタル信号を処理することのつまり写真およびエコー（符号化し、解読するJPEG）、録音およびプレーバック（ビデオ符号化および解読）、H.264符号化および解読、および他の多くの面することができる余りにもっとある。

    3. 分類および関連の概念

  • インターフェイスに従って

  • USBインターフェイス

    、USBのビデオ クラスのフル ネームはUVC、USB-IFによってカスタマイズされる一組の標準である。この標準に続くすべてのUSBインターフェイス カメラがWindows、Linuxおよび他のシステムの下で同じようなドライブなしの効果を達成するのにほとんど直接使用することができる。

    当然、それはUSBインターフェイスが付いているカメラはUVC標準に従う限り実際に運転者を必要としないが、必要があっているあなたなしで一組のWindowsおよびLinuxシステムの普遍的な運転者によってそれを取付ける、運転することができることではない。他の運転者。例えば、一組のLinuxの穀粒のUVC装置のための普遍的な運転者がある:運転者/媒体/usb/uvc。運転者のこのセットがつく限り、ほとんどすべてのUVCカメラは直接使用することができる。

    MIPIインターフェイス

    MIPI （移動式企業プロセッサ インターフェイス）は移動式企業プロセッサ インターフェイスの省略である。MIPIはMIPIの同盟によって始められる移動式アプリケーション・プロセッサのためのオープン スタンダードである。

    MIPI構成は両立性問題を減らし、設計を簡単にするために移動体通信装置の内部インターフェースを標準化することに努力している。例えば、カメラ インターフェイスCSI、表示インターフェイスDSI、無線周波数インターフェイスDigRF、マイクロフォン/スピーカー インターフェイスSLIMbus、等。

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  • DVPインターフェイス

    DVPはパラレル ポート伝達、速度より遅い、伝達帯域幅低い、使用要求するPCLKsensorの出力時計、MCLK （XCLK）の外的なクロックの入力、VSYNCfieldの同時性、HSYNClineの同時性、D [0:11]パラレル ポートが8/10/12bitデータ・ビットのサイズであるデータできるである。

    LVDSインターフェイス:LVDS （低電圧の差分信号）は低電圧の差分信号伝達である

    ネットワーク ポート:IPCネットワーク カメラ

    SDIインターフェイス:専門のビデオ インターフェイスは、同軸ケーブルを使用して、ディジタル信号、今そこに8Kビデオ伝送に会うことができる18GHz帯域幅のプロダクトである。

    RGBインターフェイス:アナログのビデオ インターフェイス、同軸ケーブルを使用して、アナログ信号、720x576標準的な定義信号またはより少なく。

    eDPインターフェイス:LVDSを取り替えるためにノート工業で広く利用されている1080Pの上の比較的新しい指定支えるため超高度の決断を、およびサポート

    3.2レンズによる分類

    広角レンズ

    標準的なレンズ

    望遠レンズ

    ズームレンズ

    ピンホール レンズ

    3.3イメージ投射 ポイントに従って

    カラー カメラ

    白黒カメラ

    赤外線カメラ

    3.4感光性原物に従って

    CCD

    CMOS

    3.5焦点距離は調節可能であるかどうかによって

    固定焦点カメラ

    ズームレンズのカメラ

    3.6センサー パッケージによって分類されて

    CPS

    穂軸