Was sind Kamera-Module?

Kerndefinition
Ein Kameramodul ist eine vollständige Funktionskomponente, die optische Bilder in elektronische Signale umwandelt. Es ist nicht nur eine einzelne Linse oder ein Chip, sondern eine verpackte Baugruppe aus Präzisionskomponenten. Es ist die Kernkomponente, die Foto- und Videoaufnahmen in Geräten wie Smartphones, Computern, Autos und Überwachungskameras ermöglicht.

Man kann es sich als Herz und Augen einer "Mini-Kamera" vorstellen, die für alle grundlegenden Aufgaben von "Sehen" bis "Erzeugen digitaler Fotos/Videos" verantwortlich ist.

Hauptkomponenten eines Kameramoduls
Ein typisches Kameramodul besteht in der Regel aus den folgenden Schlüsselkomponenten:

Objektiv

Funktion: Verantwortlich für das Sammeln von Licht, fungiert als "Auge" der Kamera. Besteht typischerweise aus mehreren Linsen (Kunststoff oder Glas), um Aberrationen zu korrigieren und Licht zu fokussieren.

Schlüsselparameter: Brennweite, Blende (F-Zahl).

Bildsensor

Funktion: Dies ist das "Herz" und "Gehirn" des Moduls. Er wandelt die vom Objektiv erfassten Lichtsignale in elektrische Signale um. Er ist die kritischste Komponente bei der Bestimmung der Bildqualität (wie Auflösung, Rauschen und Dynamikbereich).

Typen: Es gibt zwei Haupttypen: CCD (Charge-Coupled Device, hauptsächlich in High-End-Profianwendungen verwendet) und CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor, derzeit die dominierende Form in der Unterhaltungselektronik aufgrund seines geringen Stromverbrauchs, der niedrigen Kosten und der hohen Geschwindigkeit).

IR-Filter

Funktion: Wird typischerweise zwischen Objektiv und Sensor installiert. Der Wellenlängenbereich des für das menschliche Auge sichtbaren Lichts liegt zwischen 380 nm und 780 nm, und Sensoren sind auch empfindlich gegenüber Infrarotlicht. Wenn Infrarotlicht nicht herausgefiltert wird, führt dies zu einem Farbstich (normalerweise einem rötlichen Farbton) in den aufgenommenen Bildern. Der IR-Filter blockiert Infrarotlicht und lässt nur sichtbares Licht durch, wodurch eine genaue Farbwiedergabe gewährleistet wird.

Schwingspulenmotor

Funktion: Wird verwendet, um das Objektiv anzutreiben und den Fokus zu erreichen. Durch Variieren der Größe und Richtung des Stroms, der durch die Spule fließt, wird die Position des Objektivs von vorne nach hinten präzise gesteuert, wodurch ein klarer Fokus auf dem Sensor gewährleistet wird.

Typen: Open-Loop-Motor, Closed-Loop-Motor, Memory-Metal-Motor usw., wobei verschiedene Typen unterschiedliche Fokussiergeschwindigkeiten und -genauigkeiten bieten.

Substrat und Stecker

Funktion: Bietet physischen Halt und elektrische Verbindungen für den Bildsensor und andere elektronische Komponenten. Er verbindet sich über eine flexible Leiterplatte oder einen Stecker mit der Hauptplatine des Geräts und überträgt Daten-, Strom- und Steuersignale.

Sockel und Halterung

Funktion: Sichert und verpackt alle oben genannten Komponenten präzise zusammen, wodurch die optische Ausrichtung gewährleistet und die empfindlichen internen Komponenten vor Staub, Stößen und elektromagnetischen Störungen geschützt werden.

Ablauf eines Kameramoduls

Ein vereinfachter Bildgebungsprozess ist wie folgt:

Licht → Objektiv (fokussiert Licht) → IR-Filter (filtert Infrarotlicht) → Bildsensor (wandelt optische Signale in elektrische Signale um) → Interner ISP oder Hauptchip (verarbeitet die elektrischen Signale, wie Rauschunterdrückung, Farbkorrektur und Komprimierung) → Endgültiges digitales Bild/Video

Wichtige technische Indikatoren von Kameramodulen
Die folgenden Indikatoren werden im Allgemeinen verwendet, um die Qualität eines Kameramoduls zu bewerten:

Sensorgröße:Wird normalerweise in Zoll (z. B. 1/1,7") oder Diagonallänge ausgedrückt. Wie das Sprichwort sagt: "Ein größerer Sensor bedeutet mehr", ein größerer Sensor bedeutet im Allgemeinen eine bessere Bildqualität, weniger Rauschen und einen verbesserten Bokeh.

Pixelgröße:Die physikalische Größe eines einzelnen Pixels, gemessen in Mikrometern (µm). Mit der gleichen Technologie erfassen größere Pixel mehr Licht und bieten eine bessere Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen.

Fokussierungsmethoden:Häufige Methoden sind Phasendetektion, Kontrast und Laserfokus, die sich auf die Fokussiergeschwindigkeit und -genauigkeit auswirken.

Optische Bildstabilisierung:Kompensiert Verwacklungen, indem das Objektiv oder der Sensor bewegt wird, wodurch die Bildqualität und Videostabilität verbessert werden.

Anwendungen:Kameramodule sind allgegenwärtig, mit Anwendungen, die unter anderem Folgendes umfassen:

Smartphones:Der größte Markt für Kameramodule, von rückseitig montierten Mehrfachkameras bis hin zu frontseitigen Selfie-Kameras.

Automobile:Verwendet für Rückfahrkameras, 360-Grad-Rundumsicht, visuelle Wahrnehmungssysteme für autonomes Fahren (ADAS) und Dashcams.

Sicherheitsüberwachung:Webcams, CCTV usw.

Laptops/Tablets:Verwendet für Videoanrufe.

Medizinische Geräte:Endoskope, Zahnkameras usw.

Industrielle Inspektion:Maschinelles Sehen zur Produktdetektionsfehler, Dimensionsmessung, Barcode-Erkennung usw.

IoT-Geräte:intelligente Türklingeln, Drohnen, AR/VR-Geräte usw.

Kurz gesagt, ein Kameramodul ist ein hochintegriertes fotoelektrisches Konvertierungssystem. Es ist mehr als nur ein Objektiv oder ein Sensor; es umfasst eine komplexe Kombination aus Optik, Mechanik, Elektronik und Softwarealgorithmen. Jedes digitale Foto und Video, das wir in unserem täglichen Leben sehen, wird zuerst von diesem winzigen Modul aufgenommen und konvertiert.