camera基础知识——1、camera模组简介

1. 前言

     博主作为一个camera驱动码农，在刚接触camera知识的时候难免有点转变不过来，难以接受，博主也深有体会。看着厚厚的camera datasheet，不知道如何下手编写驱动代码。但是在编写代码之前，必须还是先要理解camera的基础知识，否则是不可能写出较好的驱动程序。本章主要以自己对于camera的理解，简单介绍一下camera模组的结构。

 

2.camera模组结构

    摄像头模组(camera module)一般都有如下的几部分构成，分别是镜头(lens)、图像传感器(image sensor)、基排、排线所组成，如下图所示：

                          

                                                                                           图 1.  模组结构图

    如果是带有AF功能的摄像头模组(一般为手机摄像头)，大多数都是采用VCM的方式，比上述的结构多一个线圈，通过给线圈加点使镜片垂直移动，从而达到对焦的功能。如果是带有防抖功能的摄像头，则是使得镜头也能够沿着水平方向移动，达到一个光学防抖的效果。

                                                

                                                                                           图2. 手机摄像头模组图

                     

                                                                                     图3. 带AF功能模组结构图

      我们常常说的sensor是指包装在模组里面的sensor soc，而模组一般是由专门的模组厂购买sensor soc之后根据需求自行选择不同的材料制作出不同规格和质量的模组，因此虽然是同一个型号的sensor，如果是不同的模组厂生产的，那么电路的连接，使用方法也是各不相同，具体的电路还需要根据模组厂提供的电路图为准。我们平时所讲的ov2640模组，指的就是它内部使用了ov2640的soc的模组。同时，即使是同一个厂家生产的模组，由于搭配的镜头不同或者其他的硬件上有一些差异，也会出现多个型号，镜头也是影响摄像头输出图像质量的一个重要因素。

      对于摄像图的datasheet，是指摄像头原厂对其soc说明的datasheet；而模组的datasheet，则是指某个使用该sensor soc制作模组的模组厂对其光学特性，电气接口的描述文档，我们需要根据电气连接顺序安排原理图与主控的连接关系，或者我们反过来，根据我们的主控电路接口定义要求模组厂制作适合该主板的模组。

      一般来说模组厂还会说明好vcm的型号，vcm driver型号。

3、摄像头模组选择

      摄像头模组中sensor和镜头一般已经占了成本的90%以上，出来的画质也是由这两个所决定的。

      （1）、根据你所能接受的价格，主板的接口，以及你需要的拍照和录像的分辨率，选择最合适的sensor

         sensor的价格通常也占了模组价格的40%-60%，在保证分辨率/帧率能够满足要求，一定的成本下选择感光性更好，像素面积更大的sensor。

      （2）、根据你所需要的sensor的用途，选择尺寸，视场角合适的镜头，如果需要视场角大的镜头，那么可以选择鱼眼摄像头（也就是我们通常说的广角摄像头）。但是对于鱼眼摄像头拍摄出来的图片，会有感觉有畸变的效果，实际上如果这种畸变效果也可以自己实现畸变的校正。

      镜头主光线角度（CRA）要跟sensor的CRA一致，一般来说允许可以有少量的差异，否则会导致光线经过sensor表面透镜后，不能入射到正常的像素感光区域，如果后面的ISP处理不当，画面会出现迷宫格。  sensor存在CRA的原因是表面集光采用的微透镜有FOV(Field of view)的问题，因此超出的部分光线无法被手机；LENS的CRA就是最大像高处的珠光线与光轴的倾角；如果LENS与sensor的CRA不搭配的话，像高较大的位置，光线就无法被有效的收集，shading会被加重；

       

                    图4. 不带CRA校正的微透镜                                           图5. 无CRA校正时捕捉的图像显示阴影

        

                   图6. 带CRA校正的微透镜                                                    图7. 有CRA校正时捕捉的图像