手机相机模组是精密机械、光学设计、半导体技术和强大计算摄影算法的结合体,不止是“一个镜头和一个传感器”那么简单。它栩栩如生的还原着这个世界,让科技交织情感,捕捉人类美好瞬间,。
手机相机模组数量多,功能上有所侧重,但基本结构主要由如下部分组成:保护玻璃(cover glass)、镜头模组(Lens)、音圈马达(VCM)、红外滤光片(IR glass)、支架(bracket)、CMOS 图像传感器(CMOS sensor)、PCB及连接器。


保护玻璃
Cover Glass,保护镜片/盖板玻璃,是相机模组最外层的透明盖板,最直接的作用就是物理保护。硬度很高(通常采用高强度的蓝宝石玻璃或超瓷晶玻璃),能防刮擦、防撞击、密封防尘防水。
它不止是一块普通的玻璃,在光学设计上也非常讲究。普通玻璃表面会反射光线,导致眩光(Lens Flare)和鬼影(Ghosting),尤其是在拍摄强光源时。Cover Glass的两面都会镀上增透涂层(Anti-Reflective Coating, AR Coating)。利用光的干涉原理,极大地减少表面反射光,增加光线透过率,提升画面对比度,抑制眩光和鬼影。
此外还集成了疏油层(Oleophobic Coating),使指纹和油污不易附着,更容易被擦拭干净,保持镜头通透。
早期手机每个摄像头镜头都有自己的圆形小盖板。如今,为了美观和一体化设计,大多数手机都采用了一整块“ Deco ”(装饰性盖板) 来覆盖整个相机区域。
镜头
初始时小孔成像,甚至没有透镜,一个小孔就撑起了暗室中的倒像。小孔成像的关键在于小孔够小,不过因为孔太小,进光量少,图像通常比较暗,但是孔大的话,从一个物点发出的光会穿过孔的不同部分到达像平面多个点,导致图像模糊不清。为解决此问题,使用凸透镜代替小孔。凸透镜具有汇聚光线的作用,能收集光线并汇聚到像上。这意味着孔不用改小,进光量又成百上千倍地增加,图像变得明亮清晰。

发展到现在,手机相机模组中的镜头可不是单片凸透镜,通常由多片不同材质(塑料plastic或玻璃glass)的透镜组合而成。每片透镜都有特定作用,比如矫正像差(如畸变、色散)、汇聚光线。透镜片数越多,通常矫正效果越好,成像越纯净,但成本和工艺要求也更高。镜头是仅次于CMOS芯片影响画质的第二要素,
通常摄像头用的镜头构造有:1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P、2G3P、4G、5G等(P表示plastic,G表示glass)。
普通的camera镜头结构有1P、2P便3P等,而旗舰机型的镜片量则是越来越多。


广角镜头:短焦距,能看到的范围更广;
长焦镜头:长焦距,能看到的范围更窄,看到的距离更远。
音圈马达
音圈电机,VCM, Voice Coil Moto,这个部件能让相机对焦,快速捕捉画面。它通过电机驱动镜头组前后移动,改变镜片与传感器之间的距离,从而实现自动对焦(AF)。
在运动平台中,对于微小运动,例如1~5毫米,甚至更小的行程,常用音圈电机来驱动。它们具有体积小,运动质量小,高加速度等显著特征。

为什么称之为音圈马达?
音圈一词来源于扬声器,它实质上就是一个线圈。带电线圈在磁场中受洛伦兹力,发生有规律的运动,带动振膜振动,进而发出声音。

手机camera上的VCM驱动属于闭环式,可以提高对焦精度与速度,带来更好的拍照体验。开环式马达驱动没有反馈回路,无法检测Lens(镜头)当前行程,闭环式Driver有反馈回路,可以检测Lens当前行程。
镜座支架
模块内结构支撑,一个精密的机械结构,用于固定镜头组,并使其能够在音圈马达的驱动下平稳地移动。
红外滤波片
过滤红外光线,使sensor的感光近似人眼,因为图像传感器对人眼不可见的红外光也很敏感,这会导致照片颜色失真(偏色)。红外滤光片的作用就是过滤掉这些红外光,只让可见光通过,确保颜色还原准确。
CMOS sensor
图像传感器,分为CMOS与CCD两大类型,当前手机上清一色为CMOS类型。内部由色彩滤镜阵列(CFA)、微透镜、像素点、ADC、ISP组成。
图像传感器将光信号转为电信号,即将成像的光景转换为电子图像。

光信号到电信号的转换发生在一个像素中,像素是图像传感器中最小的成像元件,下图是单个像素光信号转电信号电路示意图。光是一种振动的电磁波。在光的照射下,某些物质内部的电子会被光子激发出来而离开该物质的表面,持续的光照射,就会产生电流。


PCB
承载电路器件和走线的东东。
