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揭开手机摄像头技术的神秘,结构与原理都是啥样的?

导读: 随着技术的不断突破与革新,新型照相镜头如雨后春笋一样,不断出现,从最初的百万到现在的千万紧紧用了十余年的时间,拍摄质量不断进入新台阶。

19世纪初夏普与当时的日本通信运营商J-PHONE发明了夏普 J-SH04,夏普 J-SH04具有拍照功能,2003年4月24日夏普发售了全球首款百万像素手机J-SH53,风靡一时。

随着技术的不断突破与革新,新型照相镜头如雨后春笋一样,不断出现,从最初的百万到现在的千万紧紧用了十余年的时间,拍摄质量不断进入新台阶。最具有代表的如华为、三星、苹果等公司,华为从p6开始镜头与处理芯片突飞猛进,新的设计理念不断应用于实践,比如在年前还是理论的双摄像头设计,目前已经被三星,华为掌握,纷纷用于最新上市手机。

揭开手机摄像头技术的神秘,结构与原理都是啥样的?

目前市面上的手机通常都具有前后摄像头,前面一般在500万左右,用来自拍和视频通话,后置一般在1300万左右,可以照出更加清晰的图片和录制清晰视频。

手机摄像头组成结构

手机摄像头主要由以下几个部分组成:PCB板、DSP(CCD用)、传感器(SENSOR)、固定器(HOLDER)、镜头(LENS ASS′Y)。其中镜头(LENS ASS′Y), DSP(C,CD用),传感器(SENSOR)是最重要的三个部分。

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PCB板

PCB板又分为硬板,软板,软硬结合板三种(如下图),CMOS可用任何一种板,但CCD的话就只能用软硬结合板。这三种板中软硬结合板价格最高,而硬板价格最低。

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镜头

镜头是仅次于CMOS芯片影响画质的第二要素,其组成是透镜结构,由几片透镜组成,一般可分为塑胶透镜(plastic)或玻璃透镜(glass)。当然,所谓塑胶透镜也非纯粹塑料,而是树脂镜片,当然其透光率感光性之类的光学指标是比不上镀膜镜片的。

通常摄像头用的镜头构造有:

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;而玻璃透镜又比树脂贵。因此一个品质好的摄像头应该是采用多层玻璃镜头!现在市场上的多数摄像头产品为了降低成本,一般会采用廉价的塑胶镜头或一玻一塑镜头(即:1P、2P、1G1P、1G2P等),对成像质量有很大影响!

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镜头由透镜、滤光装置、镜筒三部分组成,镜头参数有三个,即焦距f′、相对孔径D/f′和视场角2ω。

镜头焦距是镜头的一个重要指标,决定了物和像的比例,如物在无限远,像的大小由下式决定y′=-f′·tanω(ω是物方视场角)。

相对孔径D/f'和光圈数F是镜头的关键光学指标。相对孔径,它表示能进入镜头到达底片上的光能量,因而决定像平面照度,其定义为入瞳直径D与镜头焦距f'之比,暗景物和高速运动物体的照相需要大相对孔径物镜,大相对孔径物镜可以提高像平面照度,根据相对孔径大小,照相物镜分为弱光照物镜(D/f'1:6.3以下)普通物镜(D/f'1:5.6-1:3.5)强光物镜(D/f'1:2.8-1:1.4)超强光物镜(D/f'1:1-1:0.8)为了使同一镜头使用不同的环境,通常孔径光阑采用可连续变化的可变光阑。

相对孔径的倒数称为光圈系数,又称F数,照相镜头上标有F数,国家标准按照光通量的大小规定了各光级圈数的排列

0.7、1、 1.4、 2、 2.8 、4 、5.6、 8、 11、 16 、22···随着光圈数的加大,光孔变小,光通量减少,光圈每差一级,光通量相差一倍,对照相机镜头来说,F数越低,镜头相容性就愈好,使用范围更大。相对孔径还影响像面上获得清晰像的空间深度范围-景深,相对孔径越大,成像的景深越大,照相过程中调节光圈大小控制景深。

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视场角2ω照相物镜的视场角2ω决定了物方空间的范围,照相物镜的视场由像平面上具有满意成像质量的圆形区域的直径决定,或由相机所采用感光元件的感光面尺寸决定。

照相物镜的基本类型:1、.按镜头焦距和视场角分为:标准镜头、短焦镜头、长焦镜头。2、按镜头焦距能否变化分为:定焦镜头、变焦镜头。

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