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Explicación detallada del hardware básico de la cámara.

2026-07-28

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Explicación detallada del hardware básico de la cámara
1.1 Indicadores principales de la lente
  • Elimina el mayor número posible de bengalas.
  • Calidad y claridad de la imagen
  • CRA (ángulo principal de rayos) debe coincidir y reducir el sombreado (CRA de la lente < sensor, la diferencia es mejor dentro de 2 grados)
  • Haz que la abertura sea lo más grande posible.
1.2 Parámetros principales de la lente
  1. Distancia focal:

    La longitud de la distancia focal de la lente determina el tamaño de la imagen tomada, el tamaño del campo de visión, el tamaño de la profundidad de campo y la intensidad de perspectiva de la imagen.Hablando en general, para una lente de una sola lente, es la distancia desde el centro de la lente hasta el foco, mientras que una lente de cámara se compone de múltiples lentes, lo que es mucho más complicado.La distancia focal aquí se refiere a la distancia desde el punto central de la lente hasta la imagen clara formada en el dispositivo fotosensible (CCD).

  2. Campo de visión:

    A menudo usamos el campo de visión horizontal para reflejar el rango de disparo de la imagen.y cuanto menor sea el rango de la imagen formada en el elemento fotosensiblePor el contrario, cuanto menor es la distancia focal f, mayor es el campo de visión y mayor el rango de la imagen formada en el elemento fotosensible.

  3. Valor F (proporción de apertura):

    El valor F se refiere al brillo de la lente (es decir, la cantidad de luz transmitida por la lente).el diámetro de una lente de larga distancia focal es mayor que el de una lente de corta distancia focal.

  4. Apertura:

    La abertura es una abertura óptico-mecánica ajustable situada dentro de la lente, que se puede utilizar para controlar la cantidad de luz que pasa a través de la lente.Un dispositivo mecánico dentro de la lente utilizado para controlar el tamaño de la aperturaO se refiere a un dispositivo utilizado para abrir o cerrar la apertura de la lente para ajustar el f-stop de la lente.

  5. Profundidad de campo:

    Cuando un objeto está en foco, todos los objetos desde una cierta distancia delante del objeto hasta una cierta distancia detrás de él también están en foco.La distancia de delante a atrás donde el foco está bastante claro se llama profundidad de campo.

2.1 VCM (motor de bobina de voz) motor de bobina de voz

El nombre completo es Voice Coil Montor, un motor de bobina de voz en electrónica, que es un tipo de motor.que tiene las características de respuesta de alta frecuencia y alta precisiónSu principio principal es controlar la posición de estiramiento de la hoja de resorte cambiando la corriente continua de la bobina en el motor dentro de un campo magnético permanente.conduciendo así el movimiento hacia arriba y hacia abajoLas cámaras de teléfonos móviles utilizan ampliamente la VCM para lograr la función de enfoque automático.

2.2 Indicadores de rendimiento VCM

El rendimiento del VCM depende principalmente de la relación entre la corriente y la distancia de recorrido.Cuanto menor sea la corriente ascendente requeridaTambién depende del consumo máximo de energía, potencia máxima y tamaño.

2.3 Clasificación VCM

La estructura puede dividirse aproximadamente en tres categorías:

  1. estructura de las metralla;
  2. estructura de las bolas;
  3. estructura de fricción.

Funcionalmente, se puede dividir aproximadamente en cinco categorías:

  1. motor de circuito abierto;
  2. motor de circuito cerrado;
  3. motor de repuesto montado en el centro;
  4. motor óptico antiagitación OIS (dividido en tipo de traducción, tipo de inclinación, tipo de metal de memoria, etc.);
  5. OIS + motor de circuito cerrado de seis ejes.
2.4 Principio AF

Después de entrar en el modo de enfoque automático, el controlador se mueve de 0 al valor máximo, haciendo que la lente se mueva de la posición original al desplazamiento máximo.la superficie de imagen del sensor captura automáticamente imágenes y las guarda en el DSPEl DSP utiliza estas imágenes para calcular el valor de MTF (Función de Transferencia de Modulación) de cada imagen para encontrar el valor máximo en esta curva MTF.se obtiene el tamaño actual correspondiente a este punto, y el conductor recibe nuevamente la instrucción de suministrar esta corriente a la bobina de voz, de modo que la lente se estabilice en esta superficie de imagen, lo que permite el zoom automático.

2.5 Zoom y enfoque
  • El zoom óptico utiliza el motor de zoom (ZOOM)

    Al mover la lente dentro de la lente, la posición del foco se cambia, la distancia focal de la lente se cambia, y el ángulo de visión de la lente se cambia,amplificando y reduciendo así el efecto.

  • Se utiliza un motor de enfoque (AF) para lograr el enfoque automático.

    Al mover la posición de toda la lente (en lugar de la lente dentro de la lente) a una distancia de micro, se puede controlar la distancia focal de la lente para lograr una imagen clara.Un método comúnmente utilizado en los teléfonos móviles.

El enfoque óptico y el zoom óptico son conceptos diferentes:

El zoom óptico cambia la posición del foco moviendo la posición relativa de la lente dentro de la lente, cambia la distancia focal de la lente y cambia el ángulo de visión de la lente,de este modo agrandando y reduciendo la imagen; el enfoque óptico en realidad ajusta la posición de toda la lente (en lugar de la posición de la lente dentro de la lente) para controlar la distancia de la imagen, lo que hace que la imagen sea más clara.

3.1 IR-CUT

Hay varias longitudes de onda de la luz en la naturaleza. El rango de longitud de onda de la luz reconocida por el ojo humano está entre 320nm-760nm. El ojo humano no puede ver la luz que exceda de 320nm-760nm.El componente de imágenes de la cámara CCD o CMOS puede ver la mayoría de las longitudes de onda de la luzDebido a la participación de varias luces, hay una desviación de color entre el color restaurado por la cámara y lo que se ve a simple vista.Las fotos rojas se vuelven rojas claras, negro se vuelve púrpura, etc. Por la noche, debido al efecto de filtración del filtro bimodal, el CCD no puede utilizar al máximo toda la luz, no produce ruido de copo de nieve,y su rendimiento en condiciones de poca luz es insatisfactorioPara resolver este problema, utilizar el IR-CUT doble filtro.

Los filtros duales IR-CUT se refieren a un conjunto de filtros integrados en el conjunto de lentes de la cámara.el filtro de conmutación automática IR-CUT incorporado puede cambiar automáticamente según la intensidad de la luz externa para lograr el mejor efecto de imagenEn otras palabras, los filtros duales pueden cambiar automáticamente los filtros durante el día o la noche, por lo que puede obtener el mejor efecto de imagen independientemente del día o la noche.

3.2 Composición y principio del IR-CUT

El interruptor de filtro dual IR CUT consta de un filtro de paso bajo de corte infrarrojo (un filtro de corte infrarrojo o de absorción), un cristal óptico de espectro completo (un filtro de transmitancia de espectro completo),un mecanismo de potencia (puede ser un dispositivo electromagnéticoCuando hay suficiente luz durante el día, el sistema de control de la luz se instala en el interior de la cámara.la placa de control del circuito conduce el interruptor para cambiar y colocar el filtro de corte infrarrojo para trabajar, y el CCD o CMOS restablece el color verdadero; cuando la luz visible es insuficiente por la noche, el filtro de corte infrarrojo se aleja automáticamente,y el vidrio óptico de espectro completo comienza a funcionarEn este momento, puede detectar la luz infrarroja de la lámpara infrarroja, lo que permite que el CCD o CMOS haga pleno uso de toda la luz,Mejorando así en gran medida el rendimiento de la visión nocturna de la cámara infrarroja, y toda la imagen será clara y natural.

3.3 Indicador IR-CUT
  • El grado de corte infrarrojo del filtro, la transmitancia de la luz y el efecto de formación de la luz, etc.
  • Parte del accionamiento de potencia
  • Circuito de control
4- El filtro:

Por lo general, se utiliza un revestimiento infrarrojo o vidrio azul para filtrar la luz infrarroja.

4.1 Sensor

El sensor de imagen es un chip semiconductor con millones a decenas de millones de fotodiodos en su superficie.Su función es similar al ojo humano, por lo que el rendimiento del sensor afectará directamente el rendimiento de la cámara.

4.2 Clasificación

Original fotosensible: CCD, CMOS (PPS y APS)

Procesos diferentes: FSI con iluminación frontal, BSI con iluminación trasera, apilados

4.3 Indicadores
  1. Píxeles

    Hay muchas unidades fotosensibles en el sensor, que pueden convertir la luz en cargas eléctricas para formar una imagen electrónica correspondiente a la escena.cada unidad fotosensible corresponde a un píxel (Pixels)Cuanto más píxeles, significa que puede detectar más detalles del objeto, por lo que la imagen es más clara.Por ejemplo,: 1280*960 = 1228800

  2. Tamaño de la superficie objetivo

    El tamaño de la parte fotosensible del sensor de imagen, generalmente expresado en pulgadas.Cuanto mayor sea la superficie del objetivo, cuanto mejor sea la transmisión de la luz, y cuanto más pequeña sea la superficie del objetivo, más fácil es obtener una mayor profundidad de campo.

  3. Sensibilidad

    Es decir, la intensidad de la luz incidente se detecta a través de CCD o CMOS y circuitos electrónicos relacionados.,Esto es especialmente importante cuando se toman fotografías de vehículos deportivos y de vigilancia por la noche.

  4. Obturador electrónico

    Un término acuñado en referencia a la función de obturación mecánica de una cámara que controla el tiempo de fotosensibilidad del sensor de imagen.Dado que el valor de fotosensibilidad del sensor de imagen es la acumulación de cargas de señal, cuanto mayor sea la fotosensibilidad, mayor será el tiempo de acumulación de carga de la señal y mayor será la amplitud de la corriente de la señal de salida.cuanto menor sea la sensibilidad, que es adecuado para fotografiar bajo luz fuerte.

  5. Tasa de imágenes

    Se refiere al número de imágenes grabadas o reproducidas por unidad de tiempo.cuando la velocidad de reproducción de la imagen sea superior a 15 cuadros/segundo (i.es decir, 15 cuadros), el ojo humano no podrá ver el salto de las imágenes; cuando alcance 24 cuadros/s - 30 cuadros/s (es decir, 24 cuadros a 30 cuadros),el fenómeno de parpadeo será básicamente indetectable.

    Frames per second (fps), o velocidad de fotogramas, representa el número de veces que un sensor gráfico puede actualizar por segundo mientras procesa un campo.experiencia visual más realista.

  6. Relación señal-ruido

    Es la relación entre el voltaje de la señal y el voltaje del ruido, y la unidad de la relación señal-ruido se expresa en dB.los valores de la relación señal-ruido dados por las cámaras son los valores cuando el AGC (control automático de ganancia) está apagado, porque cuando se enciende el AGC, se aumentan las pequeñas señales, lo que hace que el nivel de ruido aumente en consecuencia.

    El valor típico de la relación señal-ruido es de 45-55 dB. Si es de 50 dB, la imagen tiene una pequeña cantidad de ruido, pero la calidad de la imagen es buena; si es de 60 dB, la imagen tiene una baja calidad de ruido.la calidad de imagen es excelente y no hay ruido. Cuanto mayor sea la relación señal/ruido, mejor será el control del ruido.Cuanto más limpia se sienta la imagen, y el ruido menos puntual en la imagen de visión nocturna.

5.DSP

Procesador de señales digitales función DSP (Procesamiento de señales digitales): principalmente mediante una serie de operaciones de algoritmos matemáticos complejos, optimizar los parámetros de la señal de imagen digital,y transmitir la señal procesada a PC y otros dispositivos a través de USB y otras interfaces

6La diferencia entre DSP y ISP
Glosario:

ISP es la abreviatura de Procesador de señal de imagen, que también es el procesador de señal de imagen.

DSP es la abreviatura de Digital Signal Processor, que también es un procesador de señal digital.

Explicación de la función:

El ISP se utiliza generalmente para procesar los datos de salida del sensor de imagen, como AEC (control automático de exposición), AGC (control automático de ganancia), AWB (balance automático de blancos), corrección de color, sombreado de lentes,Corrección gamma, eliminación de píxeles malos, Nivel negro automático, Nivel blanco automático y otras funciones.

DSP tiene más funciones. Puede hacer fotografía y eco (códec JPEG), grabación y reproducción de video (códec Video), códec H.264, y muchos otros aspectos del procesamiento.Procesa señales digitales..

7Clasificación y conceptos relacionados
7.1 Por interfaz
Interfaz USB

UVC, el nombre completo de USB Video Class, es un conjunto de estándares personalizados por USB-IF.Todas las cámaras de interfaz USB que siguen este estándar se pueden usar casi directamente bajo sistemas como Windows y Linux, logrando efectos similares sin conductor.

Por supuesto, esto no significa que no necesite un controlador, pero siempre y cuando una cámara con una interfaz USB cumpla con el estándar UVC,puede ser controlado por un conjunto común de controladores en sistemas Windows y LinuxPor ejemplo, hay un conjunto de controladores universales para dispositivos UVC en el kernel de Linux: drivers/media/usb/uvc.Mientras este conjunto de controladores esté encendido, casi todas las cámaras UVC se pueden utilizar directamente.

Interfaz MIPI

MIPI (Mobile Industry Processor Interface) es la abreviatura de Mobile Industry Processor Interface. MIPI es un estándar abierto para procesadores de aplicaciones móviles iniciado por la MIPI Alliance.

La organización MIPI se compromete a estandarizar las interfaces dentro de los dispositivos de comunicación móvil para reducir los problemas de compatibilidad y simplificar el diseño.Interfaz de visualización DSI, interfaz de radiofrecuencia DigRF, interfaz micrófono/altoparlante SLIMbus, etc.

Varias interfaces:

Interfaz DVP: transmisión de puertos paralelos, velocidad lenta, ancho de banda de transmisión bajo, el uso requiere reloj de salida del sensor PCLK, entrada de reloj externa MCLK (XCLK), sincronización de campo VSYNC,Sincronización HSYNC, D[0:11]\puerto paralelo de datos-puede ser 8/10/12 bits de tamaño de datos.

Interfaz LVDS: LVDS (signalización diferencial de bajo voltaje) es la transmisión diferencial de bajo voltaje.

Puerto de red: cámara web IPC

Interfaz SDI: una interfaz de video profesional que utiliza cables coaxial y utiliza señales digitales.

Interfaz RGB: Interfaz de vídeo analógica, utilizando cable coaxial, tomando señales analógicas, por debajo de la señal de definición estándar 720x576.

Interfaz eDP: una especificación relativamente nueva, que se utilizará ampliamente para reemplazar a LVDS en la industria de portátiles.

7.2 Clasificación por lente
  • lente de gran angular
  • lente estándar
  • Teleobjetivo
  • lente de zoom
  • lente de agujero de alfiler
7.3 Según las imágenes
  • cámara de colores
  • cámara en blanco y negro
  • Cámara de infrarrojos
7.4 Según originales fotosensibles
  • El CCD
  • CMOS
7.5 Si la distancia focal es ajustable o no
  • cámara de enfoque fijo
  • cámara con zoom
7.6 Según el paquete de sensores
  • PCE
  • COB