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camera module
镜头lens
光圈快门
音圈马达VCM
滤光片
image sensor:
摄像头工作原理大致如下
camera作为android系统中庞大的一个模块之一,camera框架包含的知识十分多,作为一名camera工程师,我们不仅要熟悉代码,也要对camera硬件结构有一定的了解,了解camera的成像原理等知识,这对于我们了解整个camera框架有重大意义。
camera module

Camera主要由以下几种器件构成:
镜头lens、光圈快门(图中无标注) 滤光片、主板、 sensor、 连接器pcb等器件组成。
镜头lens
我么初中物理课上学习光学的第一课--小孔成像,在现实生活中最常见的应用就是camera lens了。
从下图中,我们可以看到camera上所使用的lens实际上也就是一种凸透镜,利用凸透镜折射原理,将来自四面八方的光线集中于一点,避免了光线干扰的问题

焦距也称为焦长,是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式,指从透镜中心到光聚集之焦点的距离。亦是camera中,从镜片光学中心到底片、CCD或CMOS等成像平面的距离。从物体不同部分射出的光线,通过镜头之后,聚焦在底片的一个点上,使影像具有清晰的轮廓与真实的质感,这个点就叫焦点(focus)。所谓焦距(focal length),正是从镜头之镜片中间点到光线能清晰聚焦的那一点之间的距离。当lens制作完成之时,焦距也被确定了下来。
光圈快门
对于已经制造好的lens,我们不可能随意改变镜头的直径,但是我们可以通过在镜头内部加入多边形或者圆形,并且面积可变的孔状光栅来达到控制镜头通光量,这个装置就叫做光圈。完整的光圈值系列如下:f/1.0,f/1.4,f/2.0,f/2.8,f/4.0,f/5.6,f/8.0,f/11,f/16,f/22,f/32,f/44,f/64。光圈的作用在于决定镜头的进光量,F后面的数值越小,光圈越大,而进光量也就越多;反之,则越小。简单的说,在快门速度(曝光速度)不变的情况下,光圈F数值越小光圈就越大,进光量越多,画面比较亮;光圈F数值越大光圈就越小,画面比较暗。
快门就是打开光圈的时间长短,与光圈相互配合控制lens的进光量。
快门速度越快,光线通过时间越短,画面越暗,越能抓拍瞬间。
快门速度越慢,光线通过时间越长,画面越亮,越能表现过程。
音圈马达VCM
VCM,即电子学里面的音圈电机,是马达的一种,主要原理是利用一个永久磁场,通过改变马达内线圈电流的大小来控制弹片或动子的位置,带动镜头进行运动,从而实现镜头的自动对焦。
VCM与camera模块中的3A算法中AF模块密不可分。
滤光片
IR滤光片的作用是滤除不能被人眼观察到的紫外光和红外光,将不要的光反射出去,去掉杂质防止影响偏色,减少杂散光,其特性对于最终摄像头的成像效果也有着至关重要的作用。
image sensor:
camera用来成像的感光元件叫做image sensor,按照sensor工作原理可分为两类:CMOS和CCD。
CMOS:Complementary Metal Oxide Semiconductor 互补金属氧化物半导体
CCD:Charge-coupled Device 电荷耦合元件
CMOS和CCD最显著的差异在于:
CMOS在每一个感光二极管旁都加入了A/D转换,而CCD是在所有感光二极管后有一条总的A/D转换。
对于image sensor来说,如果不是硬件工程师,过于细致的理解其CCD和CMOS工作原理也没有必要。
对于camera驱动工程师来说,可以从模组的datasheet中获得所使用的sensor是哪一类。
摄像头工作原理大致如下

摄像头的工作原理大致为:景物通过镜头(LENS)生成的光学图像投射到图像传感器表面上,然后转为电信号,经过A/D(模数转换)转换后变为数字图像信号,再送到数字信号处理芯片(DSP)中加工处理, Sensor一般会对获取的数据进行色彩还原度、白平衡、自动曝光、shading、解晰度、对比度等方面进行调整,再通过IO接口传输到终端中处理,通过display就可以看到图像了。















