智能摄像头的结构原理,摄像头传感器的结构原理

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-14 11:10:54

手机摄像头由:PCB板、镜头、固定器和滤色片、DSP(CCD用)、传感器等部件组成。

工作原理为:拍摄景物通过镜头,将生成的光学图像投射到传感器上,然后光学图像被转换成电信号,电信号再经过模数转换变为数字信号,数字信号经过DSP加工处理,再被送到手机处理器中进行处理,最终转换成手机屏幕上能够看到的图像。

PCB板

摄像头中用到的印刷电路板,分为硬板、软板、软硬结合板三种。

智能摄像头的结构原理,摄像头传感器的结构原理(1)

镜头

镜头是将拍摄景物在传感器上成像的器件,它通常由由几片透镜组成。从材质上看,摄像头的镜头可分为塑胶透镜和玻璃透镜。

智能摄像头的结构原理,摄像头传感器的结构原理(2)

镜头有两个较为重要的参数:光圈和焦距。

光圈是安装在镜头上控制通过镜头到达传感器的光线多少的装置,除了控制通光量,光圈还具有控制景深的功能,光圈越大,景深越小,平时在拍人像时背景朦胧效果就是小景深的一种体现,景深是指在摄影机镜头前能够取得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围,数值越小,光圈越大,进光量越多,画面比较亮,焦平面越窄,主体背景虚化越大,值越大,光圈越小,进光量越少,画面比较暗,焦平面越宽,主体前后越清晰,焦距是从镜头的中心点到传感器平面上所形成的清晰影像之间的距离。

智能摄像头的结构原理,摄像头传感器的结构原理(3)

根据成像原理,镜头的焦距决定了该镜头拍摄的物体在传感器上所形成影像的大小。比如在拍摄同一物体时,焦距越长,就能拍到该物体越大的影像。长焦距类似于望远镜。

固定器和滤色片

固定器的作用,实际上就是来固定镜头,另外固定器上还会有一块滤色片,滤色片也即“分色滤色片”,目前有两种分色方式,一种是RGB原色分色法,另一种是CMYK补色分色法,原色CCD的优势在于画质锐利,色彩真实,但缺点则是噪声问题,一般采用原色CCD的数码相机,ISO感光度多半不会超过400。相对的,补色CCD多了一个Y黄色滤色器,牺牲了部分影像的分辨率,但ISO值一般都可设定在800以上。

智能摄像头的结构原理,摄像头传感器的结构原理(4)

DSP(数字信号处理芯片)

它的功能是通过一系列复杂的数学算法运算,对数字图像信号进行优化处理,最后把处理后的信号传到显示器上。

智能摄像头的结构原理,摄像头传感器的结构原理(5)

上面所说的DSP是CCD中会使用,是因为在CMOS传感器的摄像头中,其DSP芯片已经集成到CMOS中,从外观上来看,它们就是一个整体。而采用CCD传感器的摄像头则分为CCD和DSP两个独立部分。

传感器

传感器是摄像头组成的核心,也是最关键的技术,它是一种用来接收通过镜头的光线,并且将这些光信号转换成为电信号的装置,感光器件面积越大,捕获的光子越多,感光性能越好,信噪比越低,摄像头传感器主要有两种,一种是CCD传感器,一种是CMOS传感器,两者区别在于:CCD的优势在于成像质量好,但是由于制造工艺复杂,成本居高不下,特别是大型CCD,价格非常高昂。在相同分辨率下,CMOS价格比CCD便宜,但是CMOS器件产生的图像质量相比CCD来说要低一些。

智能摄像头的结构原理,摄像头传感器的结构原理(6)

相对于CCD传感器,CMOS影像传感器的优点之一是电源消耗量比CCD低,CCD为提供优异的影像品质,付出代价即是较高的电源消耗量,为使电荷传输顺畅,噪声降低,需由高压差改善传输效果,另外偶尔还会提到CCM传感器,CCM(Compact CMOS module)实际上是CMOS的一种,只是CCM经过一些处理,画质比CMOS高一点,拍照时感应速度也较快,但照片品质还是逊色于CCD,有的厂家在宣传中会提到“背照式”、“BSI”等概念,实际上BSI就是背照式CMOS的英文简称,背照式CMOS是CMOS的一种,它改善了传统CMOS感光元件的感光度,在夜拍和高感的时候成像效果相对好一些。

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