手机摄像头及相关结构

作者:重明鸟 日期:2019-04-08

当手机刚出现的时候,大概没人能想到它会颠覆掉数码相机行业,那是手机还是单色屏,16k显示屏逐步发展,后来出于娱乐目的加了一个摄像头,30万像素,玩具似的。不过短短几年,拍照成为手机必备功能,而且发展出了前后双摄像头,功能机时代前30万,后200万成为标配,进入智能手机时代后(业内一般把2011年称为智能手机元年),由于处理器的飞速发展,和无线网络升级,数据流量开始超越语音流量,拍照与视频成为手机重要的交流功能,像素能力一举超过数码相机,达到千万级别。而且传输方便,使得数码相机和家用摄像机一蹶不振,慢慢退出了消费市场。

手机的摄像头成像原理和数码相机的原理都是一样的, 技术路线(指感光技术)分为CCD (CHARGE COUPLED DEVICE 电荷耦合器件)和CMOS (COMPLEMENTARY METAL-OXIDE SEMICONDUCTOR 附加金属氧化物半导体组件),CCD技术发展的早,比较成熟,摄像视频行业基本用它,CMOS是随着数字视频技术发展的,成本低,成像质量不如CCD,2类技术都是日本比较厉害。不过CMOS技术发展很快,CMOS技术电路比CCD简单,传输速度快,目前在成像质量上也不输CCD, 目前很多主流的品牌手机也都采用CMOS相机。

手机的镜头就是一组透镜,一组设计好的透镜组可以实现理想的光路,并避免一些成像缺陷比如图像崎变,光线不足,噪音等,这是单独的行业。有几片镜片就称几片模组。有镜头调整光线,有SENSOR感应图像, 再加上处理器处理图像数据,然后通过FPC连接到主板,再有主板芯片进行处理后传输到目的地,这就是摄像头的基本工作过程。高级的摄像头带有马达,可以自动对焦,称为AF(AUTO FOCUS), 没有的叫MF(MANAL FOCUS),就是要在屏幕上点击下要对焦的部分,然后由芯片来处理。

设计要点: 摄像头作为手机上实现体验感的部件,除了本身的高规格外,结构上也有需要主要的地方,摄像头不是受力部件,所以不能承受太大的力;摄像头不能晃动,所以要确实定位;摄像头有取景窗,所以要保证取景范围;摄像头的镜片不能沾染灰尘等影响图像的杂物,所以要保证镜片在一个防尘的空间里,还要考虑生产时的装配,保护膜一旦撕掉,就要马上贴上镜片,以免杂质进入镜头; 一般手机都有前后2个摄像头,区别在于前CAM的镜片直接用TP的LENS, 在LENS上镂空出CAM的视窗,而后摄像头需要单独的镜片。后CAM的镜片根据外观图来设计, 视窗部分根据方案公司提供的摄像头的规格书或图纸来定,一般比规格书的视窗单边大0.3毫米。镜片通常用双面胶粘在结构件上,镜片的厚度常用的有0.5毫米,0.8毫米,1.0毫米,双面胶厚度0.1或0.15毫米, 镜片比后壳低0.1毫米,摄像头顶部和配合面之间要留出泡面空间,贴入泡面起防尘作用。这里再强调一下,设计之前要好好看看方案公司给的堆叠说明书,和提供的规格书。

闪光灯设计:闪光灯一般在CAM旁边, 提供夜间照明,闪光灯的作用是导光,一般在灯的正上方按ID将零件画出,通常是圆柱形,然后在结构上和后壳或主板支架热熔在一起, 现在由于手机的功能密集,导致主板上器件密布,有时主板上没有空间贴LED, 会用FPC引出,或者客户要求的外观与堆叠不符,也需要用FPC引出。原理上一样的。如果导光的距离比较大, 还需要发给专业工厂做光路评估,不过大多数不需要。