摄像头工作原理

一、摄像头硬件结构图：

(1)、工作原理
光线通过镜头进入摄像头内部，然后经过IR Filter过滤红外光，最后到达sensor（传感器），senor分为按照材质可以分为CMOS和CCD两种，可以将光学信号转换为电信号，再通过内部的ADC电路转换为数字信号，然后传输给DSP（如果有的话，如果没有则以DVP的方式传送数据到基带芯片baseband，此时的数据格式Raw Data，后面有讲进行加工）加工处理，转换成RGB、YUV等格式输出。

(2)、镜头 Lens
镜头是相机的灵魂，单反中一个镜头上万是很随意的事。镜头对成像有很重要的作用，相当于人眼中的晶状体，利用透镜的折射原理，景物光线透过镜头在聚焦平面上形成清晰的像，然后通过感光材料CMOS或CCD记录影像，并通过电路转换为电信号。
Lens一般由几片透镜组成透镜结构，按材质可分为塑胶透镜(plastic)或玻璃透镜(glass)，玻璃镜片比树脂镜片贵。塑胶透镜其实是树脂镜片，透光率和感光性等光学指标比不上镀膜镜片。
通常摄像头采用的镜头结构有：1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P、2G3P、4G、5G等。透镜越多，成本越高，相对成像效果会更出色。


(3)、红外滤光片 IR Filter
主要是过滤掉进入镜头的光线中的红外光，这是因为人眼看不到红外光，但是sensor却能感受到红外光，所以需要将光线中的红外光滤掉，以便图像更接近人眼看到的效果。

(4)、传感器 Sensor
sensor是摄像头的核心，负责将通过Lens的光信号转换为电信号，再经过内部AD转换为数字信号。每个pixel像素点只能感受R、G、B中的一种，因此每个像素点中存放的数据是单色光，所以我们通常所说的30万像素或者130万像素，表示的就是有30万或130万个感光点，每个感光点只能感应一种光，这些最原始的感光数据我们称为RAW Data。Raw Data数据要经过ISP（应该理解为Image Sensor Processor，是Sensor模块的组成部分，下面有解释）的处理才能还原出三原色，也就是说如果一个像素点感应为R值，那么ISP会根据该感光点周围的G、B的值，通过插值和特效处理等，计算出该R点的G、B值，这样该点的RGB就被还原了，除此之外，ISP还有很多操作，下面有介绍。
目前常用的sensor有两种，一种是CCD（电荷耦合）原件；一种是CMOS（金属氧化物导体）原件。

（4.1）CCD（Charge Coupled Device），电荷耦合器件传感器：使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成电信号。CCD由许多独立的感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光照时，每个感光单位都会将电荷反映在组件上，所有的感光单位产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的图像。

（4.2）CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor），互补性氧化金属半导体：主要是利用硅和锗做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N(-)和P(+)级的半导体，这两个互补效应所产生的电流可以被处理芯片记录并解读成影像。

(5)、图像处理芯片 DSP
DSP是CCM的重要组成部分，它的作用是将感光芯片获得的数据及时地快速地传递到中央处理器并刷新感光芯片，因此DSP芯片的好坏，直接影响画面品质，如：色彩饱和度、清晰度、流畅度等。如果sensor没有集成DSP，则通过DVP的方式传输到baseband芯片中（可以理解为外挂DSP），进入DSP的数据是RAW Data，采集到的原始数据。如果集成了DSP，则RAW Data会经过AWB、color matrix、lens shading、gamma、sharpness、AE和de-noise处理，最终输出YUV或者RGB格式的数据。

二、CCM组装方式：

(1)、定焦CCM组装
CCM分为定焦模组和自动变焦模组，其中定焦模组主要由镜头、镜座、感光集成电路、软性线路板、补强和钢片装配而成，其装配图如下：


(2)、自动变焦模组组装
主要是镜头下面装了一个VCM音圈马达

(3)、3D模组
多台摄像头拍摄图像，然后组合：