Что такое "Модуль камеры"?

Основное определение
Модуль камеры - это законченный функциональный компонент, преобразующий оптические изображения в электронные сигналы. Это не просто одна линза или чип, а упакованная сборка прецизионных компонентов. Это основной компонент, который обеспечивает фото- и видеосъемку в таких устройствах, как смартфоны, компьютеры, автомобили и камеры видеонаблюдения.

Можно думать о нем как о сердце и глазах «мини-камеры», отвечающих за все основные задачи, от «видения» до «генерации цифровых фотографий/видео».

Основные компоненты модуля камеры
Типичный модуль камеры обычно состоит из следующих ключевых компонентов:

Объектив

Функция: отвечает за сбор света, действуя как «глаз» камеры. Обычно состоит из нескольких линз (пластиковых или стеклянных) для коррекции аберраций и фокусировки света.

Основные параметры: фокусное расстояние, диафрагма (F-число).

Датчик изображения

Функция: это «сердце» и «мозг» модуля. Он преобразует световые сигналы, захваченные объективом, в электрические сигналы. Это наиболее важный компонент при определении качества изображения (например, разрешения, шума и динамического диапазона).

Типы: существует два основных типа: CCD (прибор с зарядовой связью, в основном используется в высококлассных профессиональных приложениях) и CMOS (комплементарный металл-оксид-полупроводник, в настоящее время доминирующая форма в потребительской электронике из-за низкого энергопотребления, низкой стоимости и высокой скорости).

ИК-фильтр

Функция: обычно устанавливается между объективом и датчиком. Диапазон длин волн света, видимого человеческим глазом, составляет от 380 нм до 780 нм, а датчики также чувствительны к инфракрасному свету. Неспособность отфильтровать инфракрасный свет приведет к цветовому оттенку (обычно красноватому оттенку) на захваченных изображениях. ИК-фильтр блокирует инфракрасный свет и пропускает только видимый свет, обеспечивая точную цветопередачу.

Звуковая катушка

Функция: используется для привода объектива и достижения фокусировки. Варьируя величину и направление тока, протекающего через катушку, точно контролируется положение объектива спереди назад, обеспечивая четкую фокусировку на датчике.

Типы: двигатель с разомкнутым контуром, двигатель с замкнутым контуром, двигатель с памятью металла и т. д., причем разные типы предлагают разные скорости и точность фокусировки.

Подложка и разъем

Функция: обеспечивает физическую поддержку и электрические соединения для датчика изображения и других электронных компонентов. Он подключается к материнской плате устройства через гибкую печатную плату или разъем, передавая данные, питание и управляющие сигналы.

Основание и кронштейн

Функция: точно закрепляет и упаковывает все вышеперечисленные компоненты вместе, обеспечивая оптическое выравнивание и защищая хрупкие внутренние компоненты от пыли, ударов и электромагнитных помех.

Рабочий процесс модуля камеры

Упрощенный процесс обработки изображений выглядит следующим образом:

Свет → Объектив (фокусирует свет) → ИК-фильтр (фильтрует инфракрасный свет) → Датчик изображения (преобразует оптические сигналы в электрические сигналы) → Внутренний ISP или основной чип (обрабатывает электрические сигналы, такие как шумоподавление, коррекция цвета и сжатие) → Окончательное цифровое изображение/видео

Основные технические показатели модулей камер
Для оценки качества модуля камеры обычно используются следующие показатели:

Размер сенсора:Обычно выражается в дюймах (например, 1/1,7 дюйма) или по диагонали. Как говорится, «большой сенсор означает больше», больший сенсор обычно означает лучшее качество изображения, меньше шума и улучшенное боке.

Размер пикселя:Физический размер одного пикселя, измеряемый в микронах (µm). При одинаковой технологии большие пиксели захватывают больше света и обеспечивают лучшую производительность при слабом освещении.

Методы фокусировки:Общие методы включают фазовую детекцию, контрастную и лазерную фокусировку, которые влияют на скорость и точность фокусировки.

Оптическая стабилизация изображения:Компенсирует дрожание рук, перемещая объектив или датчик, улучшая качество изображения и стабильность видео.

Приложения:Модули камер повсеместны, и их применение включает, помимо прочего:

Смартфоны:Крупнейший рынок модулей камер, от задних многокамерных до фронтальных селфи-камер.

Автомобили:Используются для камер заднего вида, кругового обзора на 360 градусов, систем визуального восприятия автономного вождения (ADAS) и видеорегистраторов.

Мониторинг безопасности: веб-камеры, видеонаблюдение и т. д.

Ноутбуки/планшеты:Используются для видеозвонков.

Медицинское оборудование:эндоскопы, стоматологические камеры и т. д.

Промышленный контроль:Машинное зрение для обнаружения дефектов продукции, измерения размеров, распознавания штрих-кодов и т. д.

Устройства IoT:умные дверные звонки, дроны, устройства AR/VR и т. д.

Короче говоря, модуль камеры — это высокоинтегрированная система фотоэлектрического преобразования. Это больше, чем просто объектив или датчик; он включает в себя сложную комбинацию оптики, механики, электроники и программных алгоритмов. Каждое цифровое фото и видео, которое мы видим в нашей повседневной жизни, сначала захватывается и преобразуется этим крошечным модулем.