第8课：手机照相模组之vcm介绍.pptx
2 VCM 工作原理
音圈馬達的作動原理：
當音圈馬達之線圈於磁場中，當施加電壓於線圈以產生電流時，依據勞倫師定律（Lorentz Law），直接
將電能轉換成機械能，如(1)是所示，會有力量作用於線圈上。(必歐-沙伐定律
＆安培定律
1 VCM 基本結構
VCM (Voice Coil Motor)
音圈馬達 欧菲光科技股份有限公司CCM事业部,打造世界一流的照相模组团队。
2 VCM 工作原理
音圈馬達VCM (Voice Coil Motor) 屬於線性直流馬達(Linear Direct-Current Motor) 的一 種，音圈馬達的名稱由來是因為其結構與喇叭相似，如圖一所示，而其組成元件主要包括永 久磁鐵、軛鐵與線圈三部分，它是利用永久磁鐵與軛鐵所構成的具有直接驅動、固定行程 (Stroke)特性的致動器。音圈馬達所產生的推力與流經線圈電流成正比，主要使用於需要線 性推力、扭力、高加速度、高頻致動的線性或旋轉性運動上，由於音圈馬達具有精度高、反 應快的特性，配合閉路(Closed Loop)的控制系統，可以提高磁碟機的軌道密度(Track Density)，增加容量，並降低資料擷取時間(Access Time)，故主要應用是作為磁碟機讀寫 頭的驅動馬達，用來移動磁頭到磁碟片上的各項軌道去讀寫資料。
4 VCM 應用
++
VCM
Lens
FPC
=
AF Module
VCM用于AF (Auto focus自動對焦) 模組，最終應用到高端 自動對焦手機上。
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高端AF手機
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哈哈，下課啦！
课程完毕，欢迎提问!
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下彈片點膠
下彈片點焊
下彈片折彎
退漆與整線
繞線及后 處理
繞線半成 品目檢
下彈片與鏡 桶目檢
五合一組裝
五合一點膠
外觀尺寸 驗
測試導通
組裝鐵殼
性能評價 測試
傾角抽檢 測試
成品清潔 排盤
五合一半 成品目驗
點膠半成 品目檢
FQC
上彈片點焊 上彈片點膠
包裝入庫
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V=IR)
F＝rILxB…………………………………………………..……（1）
其中F 為作用於線圈上之力（又稱勞倫師力），I 為線圈上之電流，L 為導線之總長度，其方向為電流之方
向，B 為磁通密度，r 為線圈在磁場中之長度與總長度之比，若磁通密度、導線方向及作用力方向三者互
相垂直時，可改用純量式來表示，如（2）是所示
會產生相對運動。基於馬達操作的行程考量，可選擇線圈與磁鐵的軸向長度，使得推力相對於此行程的曲
線相當的平坦，一般選擇行程兩極端的推力與行程終點的推力衰減度以不超過5%為原則。
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3 VCM 工藝流程
磁石組裝
磁石點膠
磁石框架 目檢
去除鏡桶 毛邊
欧菲光科技股份有限公司
项目管理部训练教材之VCM介绍
讲 解：晏政波 日 期：2012.7.12
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資料內容
1 VCM 基本結構 2 VCM 工作原理 3 VCM 工藝流程 4 VCM 應用
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F＝rILB＝rIKf………………………...………………………（2）
其中Kf＝LB，為力量常數。
對一音圈馬達而言B及L已被固定，唯一可控制的參數為電流I，由（2）是可知電流和力量成正比，只要適
當地控制電流即可控制其運動。音圈馬達的機械行程運作在可動部線圈部分，當電流流經繞線線圈時，將
產生軸向的推力，此推力大到足以克服摩擦力、慣性及繞線線圈上的負載時，則定部磁場與動部繞線線圈
手机照相模组PPT
F2
F5.6 F16
4 Lens物理特性-Image Circle
Image Circle介绍
Image Circle意思是像圆径，是指光学系统所成像的最大区域。
像园径定义?
4 Lens物理特性-TTL
TTL介绍
TTL为Total Track Length的缩写，意思是镜头总高。总高可分为光学及机构，一般在光 学仕样中为光学TTL，在镜头图面中为机构TTL。光学TTL为从光学系统的第一片镜片至成 像面的长度，如下图红色箭头长度。机构TTL为从Barrel顶端至成像面的长度，如下图蓝色 箭头长度。
镜桶 镜片 迈拉片 镜片 IR镜片
镜座
Item 1.透光率 2.成型难度 3.生产良率 4.价格
5.应用
2 Lens类型
Lens Types
Spheric glass lens
Plastic lens
Remark
好
差
相对比较
难
易
相对比较
低
高
相对比较
贵
便宜
相对比较
高端摄像器材 (照相机，摄影机等)
低端摄像器材
4 Lens物理特性-FOV
FOV介绍
FOV为Field Of View的缩写，意思是视场角，就是镜头能拍摄到的最大视野范围（指对 角线视角）。 视场角分为垂直，水平和对角线三种（如下图所示）.
物体
对角线视角
水平视角 垂直视角
传感器
4 Lens物理特性-F/NO
F/NO介绍
F/NO为F-Number的缩写，意思是焦数，即有效焦距(EFL)与入射瞳孔直径(EPD)的比值。 F/# = EFL / EPD (EPD：入射瞳孔直径)，F/NO是进光量系数，数值代表了镜头允许进光量 的多少。
cmos图像传感器ppt课件可编辑全文
数码相机传感器尺寸
单反相机一般采用的是大尺寸的APS-C画幅感光元 件，而有些卡片相机采用的是1/2.3英寸感光元件，虽 然它们可能都拥1800万像素，但是区别在于二者的单 个像素宽度不同。APS-C画幅、1800万像素感光元件 的每一个像素宽约为4.3微米，而1/2.3英寸、1800万像 素感光元件的每一个像素宽约有1.68微米。
6.6
11.00
1/1.7英寸 7.76
5.82
9.70
1/2.3英寸 6.16
4.62
7.70
1/3.2英寸 4.13
3.05
5.13
面积 864.00 518.94 372.88 332.27 261.80 224.90 116.16 58.08 45.16 28.46 12.60
数码相机的像素:
尾端各有3个像元为虚设单元。
图9.SXGA型图像传感器的像敏区结构
六、典型CMOS图像传感器
SXGA型CMOS成像器件的光谱特性如图10所示。
图10.SXGA型图像传感器的光谱响应特性曲线
六、典型CMOS图像传感器
SXGA型CMOS成像器件的输出特 性如图11所示。曲线的线性段的动 态范围仅为66dB。若采用对数放大
图5.主动式像敏单元结构的基本电路
图6.主动式像敏单元时序图
三、CMOS图像传感器的像敏单元结构
主动式像素结构（Active Pixel Sensor.简称APS）， 又叫有源式， 几乎在CMOS PPS像素结构发明的同时，人 们很快认识到在像素内引入缓冲器或放大器可以改善像素 的性能，在CMOS APS中每一像素内都有自己的放大器。集 成在表面的放大晶体管减少了像素元件的有效表面积，降 低了“封装密度”，使40%～50%的入射光被反射。这种传 感器的另一个问题是，如何使传感器的多通道放大器之间 有较好的匹配，这可以通过降低残余水平的固定图形噪声 较好地实现。由于CMOS APS像素内的每个放大器仅在此读 出期间被激发，所以CMOS APS的功耗比CCD图像传感器的 还小。
普通vcm培训讲义
Stroke [um]
0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05
0 0
曲线1
Center sensitivity
曲线2
正常曲线
20
40
60
80
Current [mA]
5、磁滞不良
不良曲线见右图；其中右下图中蓝色为上去 的曲线，红色为回来的曲线。
① 右图上所示的磁滞，曲线很乱。多为马达 内部相关部件有干涉，如磁轭与线圈、磁轭 与载体、线圈与磁铁、载体与底座。如外壳 变形导致磁轭弯角变化，侧面铁壳侧面受力 导致磁石位置变化，胶水等异物卡住活动部 件等等；
电流c
电流d
1、Rate Stroke：额定电流下对应的行程，如上图所示为80mA对应的行程。
2、sensitivity：马达的对焦灵敏度，即马达每增加1mA,对应的行程增量，计算方法 为（b-a）/（d-c），规格书会给定电流c、d的值或行程a、b的值。
3、starting current：克服马达弹片预压和lens重量所需要的电流。计算公式为 c-a/[（b-a）/（d-c）]，也有的马达规格书会直接以10um对应的电流作为starting current的值。 4、hysteresis：马达曲线来回的重合度。在额定行程或额定电流范围内，每1mA(或商 讨值)电流值上去回来所对应行程的最大差值。如下图蓝色圈内即为磁滞最大的位置。
制程方面： ①胶水干涉，右图为上弹片胶水干涉；内部其他部件间胶
水干涉也会导致行程不良； ②弹片变形，导致弹片浮起，也会同时出现启动电流小，
迟滞大等现象； ③外壳顶部下压变形； ④垫片未装到位，导致弹片预压力大，同时出现启动电流
大现象； ⑤底座有异物顶住载、底座有内凹变形；
自动对焦原理
自动对焦技术探究—101190039 黄建建【图片鉴赏】图中的“AF”意思是可自动对焦图为相机自动对焦原理图为相机上自动对焦的一些选项【概念解析】“自动对焦”（AF，是英文Auto Focus的缩写）又称为“自动调焦”，是照相机上所设的一种通过电子及机械装置自动完成对被摄物对焦，并达到使影像清晰的功能。
自动对焦最主要的特点是聚焦准确性高，操作方便，特别是对被摄物的聚焦，自动对焦更具优势，同时也有利于摄影者把精力更多地集中在所拍摄的画面上。
自动对焦可分为主动式自动对焦和被动式自动对焦两类。
主动式自动对焦主要是利用发射红外线或超声波量度被摄物的距离，自动对焦系统根据所获得的距离资料驱动镜头调节像距，从而完成自动对焦；被动式自动对焦主要是通过接受来自被摄物的光线，以电子视测或相位差检测的方式完成自动对焦。
图为自动对焦概念图【自动对焦分类】作为成像系统的一项关键技术，自动对焦技术于20世纪70年代最初应用于照相系统，传统的对焦技术大部分是基于测距原理的1，如超声波测距法、反射能量法2、3和一些基于三角测距原理的方法4；随着电子技术和信号处理技术的发展，人们找到了一些手段对准确对焦图像的信号和离焦图像的信号进行鉴别，由此产生了基于视频信号分析的自动对焦技术，并应用于摄像系统5,6；进入20世纪90年代后，以CCD(或CMOS获取的图像作为对焦的基本信息，以图像分析与处理为基础的智能化自动对焦技术蓬勃发展，在以数字相机为代表的现代数字成像系统中广泛采用71．像偏移法像偏移法像偏移法应用三角测量原理，如图1-1所示。
由被摄物体所发出的光线，同时进入测距器的左、右两端，右端为可动扫描反光镜，左端为固定反光镜。
从近距离到远距离，反光镜作大约1o扫描运动，测距计上左、右两光束，分别成像在两组各由五个硅光二极管组成的线阵接收元件上，通过两组间的信号比较，求得合适的对焦位置。
用CCD代替硅光二极管作为接收元件可形成固态三角测距自动对焦系统.它的两侧光路中的反光镜均为固定方式，被摄物体的距离信息通过在CCD上的成像位置的差异反映出来，可直接由CCD元件进行检测和分辨。
手机摄像模组基本知识讲解(课堂PPT)
阻值
马达的正极和负极之间的电阻值
tilt
马达在静止或运动.的过程中，出现倾斜和偏移现象
18
Sensor简介
Sensor：图像传感器，又称芯片、晶圆、Wafer。是感光元器件，主要作用 是将光信号转换为电信号。主要分为CCD和CMOS两种。
CMOS Sensor根据其封装 方式可以分为CSP、COB 两种结构。
印刷QC
T
阶
贴片
段
炉前QC
回流焊
炉后QC
PQC
百级 组装 阶段 （百 级无 尘车 间）
固化后检查 热固化
镜头搭载 画胶
SMT板清洁 镜头清洁
千级 检测 阶段 （千 级无 尘车 间）
.
分粒 振动 调焦 点螺纹胶 UV固化 功能FQC 外观FQC
OQC 贴膜
OQC
包装
OQA出货
8
2、COB/COF工艺流程
贴板
锡膏印刷
S
M
印刷QC
T
阶
贴片
段
炉前QC
回流焊
炉后QC
PQC
烘烤后检查
百级 组装 阶段 （百 级无 尘车 间）
烘烤 H/M W/B后清洗 W/B后检查
镜头清洁
W/B
Plasma Clean
Snap Cure
D/B SMT板清.洗
千级 检测 阶段 （千 级无 尘车 间）
分粒 振动 调焦 点螺纹胶 UV固化 功能FQC 外观FQC
OQC 贴膜
OQC
包装
OQA出货
9
3、AF模组工艺流程
SMT阶段（流程同上）
功测
点螺纹胶
百级 组装 阶段 （百 级无 尘车 间）
手机Camera 模组及VCM 与VCM Driver 介绍
VCM Driver IC
• VCM Driver IC 範例
VCM Driver IC
• 因VCM Driver IC 是使用I2C 控制, 每個I2C 的零 件都有一個專屬的Address, 這是很重要, 有很多 VCM Driver 不會動都是Address 設錯,通常VCM Driver Write Address 為0x18, 而VCM Driver Read Address 為0x19, 目前手機通常有前後鏡頭, 但 由於前後鏡頭不會同時動作, 所以VCM Driver Address 可以一樣, 但需使用GPIO 切換Camera 模組即可, 但有些新型手機後鏡頭使用2個以上 的Camera 模組, 並且要同時動作, 在VCM Driver Address設計上就要注意。
手機Camera 模組及VCM 與VCM Driver 介紹
尚立高級工程師 Aladdin E-mail: aladdin_lin@
前言
• 在協助客戶調整AF 時, 常發現Camera 內的 對焦鏡片完全不動, 根本無法調AF, 會造成對 焦鏡便完全不動的原因有三, 一是Camera 模 組內的VCM 故障, 二是外掛的VCM Driver IC 故障, 三是VCM Driver 程式有問題, 前兩問題 屬於H/W, 第三個問題屬於F/W, 針對這三個 問題, 所以分三個部分介紹, 分別是Camera 模組, VCM 模組, VCM Driver 。
Camera 模組應注意事項
• 1. FPC 排線一定要Layout 對, Camera 傳輸Data 使用MIPI 模式,所以Layout 決定信號傳輸的好 壞
• 2. Camera 模組有3組電壓分別為1.2V, 1.8V, 2.8V, 這三組電壓一定要穩定, 這決定Sensor 動作, 並 影響Camera 模組的使用壽命
手机摄像模组相关知识
• 焦距固定的镜头，即定焦镜头；焦距可以调节变化的镜头， 就是变焦镜头。
右图 Sensor成像角太小，导致红色 光线无法聚焦在Sensor上，相差较大 ，图像模糊。
Xenon 闪光灯模组
• 数码相机内带的闪光灯通 常可以照亮9-10英寸(约三 米左右)的距离.
• 手机使用的Xenon照亮距离 一般为1米-1.5米左右。
手机摄像模组的发展趋势
像素发展趋势
手机摄像模组发展趋势
像素 1.3M
2.0M 3.0M
芯片 OV9660 OV2640 OV2650 OV3640
尺寸 cm 10*10*6.0 10*10*6.0 10*10*6.0 10*10*6.0
拍摄范围 8cm-INF 8cm-INF 8cm-INF 8cm-INF
强、电荷也就越多，这些电荷就成为判断光线强弱大小的依据。
CCD与CMOS区别 二
CCD元件上内建有通道线路，藉 以将这些电荷传输至放大解码 元件，使之能还原所有CCD 上感光元件产生的信号，并构 成了一幅完整的画面。由于此 一特性，使得CCD被广泛应 用在数字相机与扫瞄器上，并 成为目前最大宗之感光元件来 源；而在CMOS影像感测器中， 每个画素都会接邻一个放大器 及A/D转换电路，用类似存储 器电路的方式进行资料输出的 动作。
普通的Sensor 没有此功能的 ，OV3640,OV3642均支持该 方式的对焦。
ZOOM摄像模组一
• 传统机械光学变焦
通过镜头、物体和焦点三方的位置发生变 化而产生的。当成像面在水平方向运动的 时候，如下图，视觉和焦距就会发生变化， 更远的景物变得更清晰，让人感觉像物体 递进的感觉。
手机摄像模组基本知识讲解ppt课件
阻值
马达的正极和负极之间的电阻值
tilt
马达在静止或运动的过程中，出现倾斜和偏移现象
Sensor简介
Sensor：图像传感器，又称芯片、晶圆、Wafer。是感光元器件，主要作用 是将光信号转换为电信号。主要分为CCD和CMOS两种。
CMOS Sensor根据其封装方 式可以分为CSP、COB两种结 构。
结构：
动子部分：载体、线圈
定子部分：外壳、下载体、上簧片、 下簧片、
VCM结构详解
外壳
上簧片 磁铁
线圈
载体
下簧片
下载体
参数简介
名词
解释
行程
马达的最低的移动距离
起ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电流
马达开始动作的需要最少驱动电流值
斜率
马达运动时，行成直线的斜率
回滞
同一电流值下，马达向上运动和向下运动时的行程差异
姿势差 VCM在水平、向上、向下三个方向运动时，同一电流下的行程差异
12结构13搭配5m15芯片镜片个数3p有效焦距光学总长ttl光圈fno视场角fov畸变distortion相对照度ri主光线角cra最大影像圆imc有无ir及ir规格镜筒材质底座材质扭力规格搭配的ir厚度参数简介14名词解释对模组的影响ttl光学总长影响模组的整体高度fov视场角在相同拍摄距离影像画面所能拍摄内容的多少fno光圈影像模组画面的明暗度尤其在暗环境下ri相对照度影像画面中心与边缘的明暗差异的大小distortion畸变拍摄物体会发生形状变化分枕形和桶形畸变cra主光线角与sensor偏差过大有偏色的风险imc最大影像圆影像圆过小会造成模组暗角ir滤光片主要影像杂光问题和解析力问题efl有效焦距主要用于一些相关理论知识的计算使用torque扭力主要影像调焦作业的效率composition镜片组合主要影影响镜头厂的制作工艺和价格15vcm原理
CMOS成像器件PPT课件
24
精选
背照式CMOS原理图
25
精选
部分数码相机产品信息
13
精选
主要性能指标
1、光谱响应特性、量子效率 2、填充率(光敏面积/像敏面积） 3、输出特性和动态范围 4、噪声
（1）光敏元噪声： 热噪声、散粒噪声、g-r噪声、电流噪声
（2）MOS噪声 （3）工作噪声：复位噪声、空间噪声
14
精选
CMOS与CCD图像传感器性能比较
主要区别：读出方式不同，每个像元可以被单独选择读出；
6
CMOS光敏元阵列
CMOS图像传感器系统架构图
精选
CMOS图像传感器的像素单元结构
7
精选
无源像素(PPS)结构
由一个光电二极管 和一个MOS管构成。开 关选通时，光生电荷传 送到列线下端的积分放 大器，将信号转化为电 压输出。
光电二极管中产生的电荷与光信号成正比
8
精选
无源像素(PPS)结构
结构简单，像素填充率高，量子效率高 读出噪声大，不利于向大型阵列发展，不利于提
佳能EOS系列（1DX）
有效像素约为1810万像素。 感应器有效面积为约36×24 毫米。
CMOS图像感应器的半导体 制造，像素尺寸达到了 6.95×6.95微米。
通过配置对应不同光线射入角度的无间隙微透镜片，使
各个像素都能更有效地进行聚光。
新型CMOS图像感应器采用了16通道数据读取，高速读
15 像元结构不同：每个CMOS像元都有自己的缓冲精放选 大器。
CMOS与CCD图像传感器性能比较
与CCD相比较，CMOS图像传感器技术的优势主要
表现在：
高度集成化
实现对像素数据的高速随机访问，X-Y寻址方式
VCM材料知识V_1--2012-5-30(1)
马达基础知识简介1.简介2.VCM基本结构示意图3.VCM驱动原理4.VCM关键性能参数5.VCM主要生产流程5.VCM主要生产流程6.VCM测试方法7.VCM选型时考量因素8.与马达相关主要工序及工序条件9.Truly主要马达供应商情况和特点1.简介1.1 AF介绍•目前客户需求/市场需求逐渐倾向于AF产品。
•AF即"Auto Focus"，可直接翻译为"自动对焦"。
•AF优点:景深比较大,拍照的清晰范围很广。
1.2 马达•马达有音圈马达(Voice Coil Motor).步进马达(Stepping Motor).压电式马达(Piezoelectric Motor);目前最常用的驱动机制为音圈马达(vcm)•VCM是一种将电能转化为机械能的装置。
利用来自永久磁钢的磁场与通电线圈导体产生的磁场中磁极间的相互作用产生有规律的运动的装置。
2.VCM基本结构示意图FRAMEF-SPRING YOKEMAGNET COILCARRIER B-SPACERB-SPRING BASE实物拆解图主要分为3大部分Magnet各组件示意图3.VCM驱动原理音圈马达的基本原理很简单，弗莱明左手定则：通过音圈导电后横切割磁场的磁力线，从而产生一个带动镜头向上的力。
通过这种直线运动的方式来达成驱动透镜进行自动调焦的一个目的。
4.VCM关键性能参数4.1 AF特性曲线•额定行程(Rated stroke)：在某个电流下，必须满足的最小位移值；•启动电流(Current)：最小位移量(通常默认为5μm)上升开始的电流；•斜率(Slope)：2点间的斜率（slope=位移差/电流差）•磁滞(Hysteresis)：去回行程差异•阻抗(Resistance)图片数据说明ØStarting Current[real]:启动电流；ØCustom Stroke@80mA：80mA时的位移值；ØHysteresis:磁滞(ave:平均值,max:最大值);ØStroke diff：位移差Øslope：斜率Stroke,Slope,Start currentHysteresis图片说明Ø动态Tilt 变化可以用跟Collimator 相似的曲线进行观察.右侧0°，左侧180°，上90°，下270°的方位角，中心Tilt 为0，以0.1°为单位的Tilt 角.Ø轨迹离中心越远表示tilt 越大ØTilt 过大可能会造成MN 或暗角。