手机摄像头sensor基础知识
第6课：手机照相模组之Sensor介绍
被處理晶片記錄和解讀成像。 優缺點：成本低，耗電量小，便於製造，可與影響處理電路同處於一个晶片上，但
Normal Image
Noise Image
3 Sensor 特性-SNR
Ⅱ.SNR Methodology
The SNR is defined mathematically as
* Where pixel is the mean value over all pixels and all frames and σi,j is the standard deviation of the value of the pixel at coordinated (i,j) over all frames
Ⅱ. Flicker產生的原因
產生Flicker的根本原因是不同pixel接受到的光能量不同，也就是影像的亮度的不同所 導致。電源的頻率有兩種標準：50Hz（大陸）和60Hz（臺灣、日本）的正弦波形，對應的 能量一個頻率為100Hz和120Hz的波形（如下圖所示） ， 由於能量在時間方向上的波形， 照在 Sensor 上就使每一個 pixel 產生在時間方向上的相應波形，由於 CMOS Sensor 的 曝光方式是一行一行的方式進行的，也就是同一行上的每個pixel 的曝光開始點和曝光的時 間都是一樣的，所以同一行的所有點所接受到的能量是一樣的。而在不同行之間雖然曝光 時間都是一樣的，但是曝光的開始點是不同的，所以不同行之間所接受到的能量是不一定 相同的，由此導致影像出現 Flicker。
SENSOR摄像头介绍
分辨率名词 • • • • • • • • SXGA 1280*1024 XGA 1024*768 SVGA 800*600 VGA 640*480 CIF 352*288 SIF/QVGA 320*240 QCIF 176*144 QSIF/QQVGA 160*120 1.3M 0.8M 0.5M 0.3M 0.1M
AF的流程：
• 一般来说我们要求的AF拍照流程是: • 1. Preview 即手机从摄像头取数据刷到LCD上面 • 2. 执行AF enable 然后AF trigger（两种方式）： 1， 等待(可以加延时)AF完成 2，判断AF完成。 其标志是执行完AF trigger 后地址0xB019对应的DATA会自动恢复为0。 • 3. 手机停止向LCD刷preview数据 • 4. 切换摄像头context B（进入拍照模式）. • 5. 抓一帧数据完成capture. • 6. 关闭AF Enable
1，DVDD: core power /digital power 我司建议用电压 1.8V （电压范围1.7-1.95V） 2，AVDD: analog power 我司建议用电压 2.8V （电压范围2.5-3.1V） 3，DOVDD:I/O power 我司建议用电压 2.8V （电压范围1.7-3.1V） 可以用1.8V 4，GND: 包括DGND和 AGND digital ground analog ground VCM: 2.8V(AF)
Camera 介绍
1，第一部分………………. Sensor命名规则 2，第二部分………………. Sensor主要介绍 3，第三部分--------------------Communication Protocols 4，第四部分--------------------工作模式流程 5，第五部分--------------------Sensor 效果
手机摄像模组基本知识
主要优点：1.光学玻璃透光率佳。2.热膨胀系数和折射率的温度 系数比光学塑胶低的多。
主要缺点：1.光学玻璃一般制作球面，校正球差、慧差、畸变、 像散等像差有一定的局限性。
2.光学玻璃密度大而重、工序多、成本高。 玻璃材料：ZLAF、LAF、ZF、BAK、LAK、ZK等系列。
2. 芯片的特点、分类、发展
2.1 芯片分类和特点
序号 名称
01 PO4010N 02 PO6030K 03 OV7660 04 OV7670 05 OV7680 06 OV9650 07 OV9653 08 OV9655 09 OV9660 10 OV2640 11 OV3630
像素 尺寸 高度 接口
SXGA 1/4 1005 20/24 1.8/2.5/3.3 15 YUV/RGB TBD
SXGA 1/5.5 905 20/24 2.5/3.0 15 YUV/RGB 80mW
UXGA 1/4 905 20/24 1.3/2.8/3.3 15 YUV/RGB 125mW
QXGA 1/3 905 20/24 1.8/2.8/3.3 15 RGB 110mW
RAW DATA格式:是CCD或CMOS在将光信号转换为电信号时的电平高低的原
始记录，单纯地将没有进行任何处理的图像数据，即摄像元 件直接得到的电信号进行数字化处理而得到的。
3. 模组与手机设计方案的关系
3.4 与手机结构的配合
*特别关注* SENSOR的摆放位置很重要，有能力的设计公司可以通过内部寄存器对图像 进行镜像，但很多的客户做不到或不愿意。如果是图像旋转90度，则必须修改SENSOR 的摆放位置。
1.3 sensor分类
认识传感器—手机中的传感器课件-高二物理人教版(2019)选择性必修第二册
用途：一般用在指南针或是地图导航中，帮助手机 用户实现准确定位。
九、陀螺仪传感器
原理：角动量守恒：一个正在高速旋转的物体（陀 螺），它的旋转轴没有受到外力影响时，旋转轴的指向 是不会有任何改变的。陀螺仪就是以这个原理作为依据， 用它来保持一定的方向。三轴陀螺仪可以替代三个单轴 陀螺仪，可同时测定6个方向的位置、移动轨迹及加速度。
十一、指纹传感器
用途：可以自动采集用户指纹，以此实现保护隐私 的目的。不过现在具有指纹传感器的手机并不仅仅是 解锁设备，而是和移动支付相互结合，都是以指纹传 感器为前提来交互。
十二、心率传感器
原理：通过高亮度的LED光源照射手指，血液压入毛 细血管时，通过摄像头快速捕捉这一有规律变化的间隔， 再通过手机内应用换算，从而判断心脏的收缩频率。
原理：利用光敏三极管，接受外界光线时，会产生强 弱不等的电流，从而感知环境光亮度。
用途：通常用于调节屏幕自动背光的亮度，白天提 高屏幕亮度，夜晚降低屏幕亮度，使得屏幕看得更清楚， 并且不刺眼。也可拍照时自动白平衡。
三、距离（近程）传感器
原理：红外LED灯发射红外线，被近距离物体反射后， 红外探测器通过接受到红外线的强度测定距离，一般有效 距离在10cm内。距离传感器同时拥有发射和接收装置。
用途：应用于自动识别脸部解锁，拍照等。
五、重力传感器
原理：利用压电效应实现。传感器内部一块重物和压电片整合在一 起，当手机倾斜角度，压电片受力不同，通过正交两个方向产生的电 压大小来计算出水平方向。
用途：手机横竖屏智能切换、拍照照片朝向、重力感应类游戏（如滚钢珠、赛车游戏等，可以不通过 按键，将手机平放、左右摇摆就可以代替模拟机的左右移动，游戏APP可以追踪重力加速度的读数来推 断复杂的用户手势和动作）。
传感器种类及用途
1、Gsensor:（重力感应传感器）作用：根据使用者的动作进行相应的软件应用，例如：重力感应游戏，用户挥动手机，游戏做出相应的反应。
2、Psensor：（距离传感器）作用：当使用者接通电话并将电话贴近耳朵时，使屏幕变黑以免引起误操作，远离时屏幕开启，恢复可以正常工作状态。
3、Msensor （磁传感器）：作用：目前仅是作为指南针的功能，可用于增强型电压控制。
4、Gyro （陀螺）作用：测量设别自身的旋转运动，内置陀螺仪可以测量手机自身的运动。
可以配合摄像头做防抖用。
5、线性加速度传感器：作用：测量三个轴的绝对加速度，与陀螺仪配合可以在无卫星信号的情况下进行定位。
6、旋转矢量传感器：作用：测量三个轴绕固定轴旋转过的角度，可以用来输出设备当前的与水平放置状态相比各个轴绕过的角度状态。
7、压差传感器：作用：测量设备内外的压力差值，可用来监控当前设备内外的压差。
8、光线感应传感器：作用：根据手机所处环境的光线来调节手机屏幕的亮度和键盘灯。
比如在光线充足的地方，屏幕很亮，键盘灯就会关闭；相反，在暗处，键盘灯就会亮，屏幕较暗。
9、Gap Sensor ：作用：用于检测用户肢体与手机的接触方式，左手，右手接触等，并可与重力传感器等联合使用准确测出手机的当前状态。
10、气压传感器：作用：用来测量天气变化并可以在不开启GPS 的情况下测量所处位置的海拔高度，还可以用来辅助导航。
11 、色温传感器：作用：在手机影像处理中可以得到精确、稳定的工作，色温与环境光水平一致，得到稳定的屏幕色温及精确地图像色彩。
12、电子罗盘：作用：与磁传感器同，可以用来作为指南针用。
13、风速风向传感器：作用：用于测量当前所处位置的风速计风向信息。
14、温度传感器作用：监控设备当前温度，可用于在温度过高的情况下查询是否关闭相应程序。
15、位移传感器作用:设定安全距离，超出安全距离则发出警报。
CameraSensor基础知识
CameraSensor基础知识1. 感光原理Camera Sensor是由数百万上千万数量⼩⽅块的CCD或CMOS感光元件（简称像素），以平⾯阵列⽅式排列组成，其感光原理是于感光元件表层上整合RGB（红、绿、蓝）三原⾊的滤镜，通过对⼀个⼀个的感光点对光进⾏采样和量化形成图像。
Sensor中每⼀个感光点只对应⼀个彩⾊滤光⽚，因此只能感光RGB中的⼀种颜⾊。
通常所说的30万像素或130万像素等，指的是有30万或130万个感光点。
如果⼀台拥有⼀千⼆百万像素的数码相机，明显地就是最少12,000,000⼩⽅块的感光元件了Sensor的彩⾊滤镜阵列元件，基本上是采⽤了Bayer图样（RGRG/GBGB排列如上图）的排列⽅式，实现RGB三原⾊滤镜依序，以Striped Array（条状阵列）形式，红、蓝、绿相互交替，各施其职，分别去 "捕捉" 三原⾊的光能量。
以光学的⾓度⽽⾔，应该说成是光线通过镜头的不同镜⽚组，投射抵达⾄整合了Bayer图样的条状阵列RGB滤镜的图像传感器，⽽图像传感器记录了进光量的电荷，转成数字参数，成为了RAW⽂件的图像信息即RAW DATA。
绿⾊滤镜元件，是红、蓝的2倍，只因⼈类眼睛识别颜⾊不是线性的，我们的眼睛对于绿⾊，显然是⽐较敏感。
因此护眼常识都在⿎励⼈们多看绿⾊的缘故。
理论上RGB的3原⾊滤镜数量⽐例是1: 2: 1。
Bayer RGB是属于 RGB RAW data的，但是 RGB RAW data不⼀定是Bayer pattern。
Sensor输出的RAW格式图像⼤⼩取决于⾃⾝特性与配置，例如某款Sensor配置为10-bit RGB RAW并且图像尺⼨为1024*768，那么单帧图像⼤⼩为1024*768*10bit=7680kb。
当然也有些Sensor内置格式转换单元，可以直接输出YUV数据或者RGB数据。
2. 输出接⼝-DVPDVP（Digital Video Port）是传统的sensor输出接⼝，采⽤并⾏输出⽅式，数据位宽有8bit、10bit、12bit、16bit等，是CMOS电平信号（重点是⾮差分信号）。
手机摄像Lens基本参数讲述
Lens基本参数一）有效焦距EFL有效焦距(Effect Focal Length)是从透镜的主点到焦点在光轴上的距离。
根据EFL的大小可将Lens分为：标准镜头38㎜＜EFFL＜61㎜广角镜头（Wide）EFFL＜38㎜望远镜头（Tele）EFFL＞61㎜二）光圈数FNO.FNO.=EFL/入瞳直径＝1/相对孔径相对孔径=入瞳直径/EFL，系统的入光量与相对孔径的平方成正比FNO.可分为：Infinite:平行光系统使用的FNO.Working FNO.:Working Distance 时使用的FNO.三）总长 Total Track定义：系统的第一面至像面间的距离。
它决定整个光学系统的外形的大小。
四）后焦 BFL后焦（Back Focal Length）是指在最佳成像距离lens最后一个面至像面在光轴上的距离。
BFL可分为：光学后焦：指Lens最后一个光学面顶点至像面的距离机械后焦：指Lens Barrel最后一个机械面至像面的距离五）视场定义为一个光路系统中，可以成像的范围。
视场的表示：物高：所能成像的物的大小（在有限远时）半场角：光学系统习惯是一个对称系统，所以通常都只取一半视场角做为定义（在无限远时）。
六）放大率 Magnification：垂轴放大率：又称之为放大率，是指当对象通过一个Lens组件成像后，在像面(Image)上所成像的高度与物高的比率。
其余两种为：横向放大率及角放大率。
公式 : M=Image size/Object size简易法:M=像距/物距，只能用于物像空间介质相同时。
一）主面主点主面的定义：所谓的主面就是在Lens系统中放大率为+1的两个共轭面主面的位置：Lens系统均有两个主面，分为前主面和后主面或者称之为物方主面和像方主面，在高斯光学中，主面为一与光轴相垂直的平面主点的定义：所谓的主点就是主面与光轴的交点，它可分为前主点和后主点主点的位置：主点位于光轴上，是主面与光轴的交点二）Lens系统中光束的限制在任何Lens系统对能够进入系统的光束都有一定的选择性，而这些功能是通过光阑来实现的。
智能手机传感器
01
电容式触摸屏是在玻璃表面贴上一层透明的特殊金属导电物质。当手指触摸在金属层上时，触点的电容就会发生变化，使得与之相连的振荡器频率发生变化，通过测量频率变化可以确定触摸位置获得信息。
02
手机使用的电容式触摸屏，屏幕面板和触摸屏合二为一，透光率高，使用寿命长，适合手机的超薄化设计，加上可以多点触摸功能，深受用户喜爱。
手机传感器
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手机中有哪些传感器？ 其基本原理是什么？
Android智能手机内置传感器
在GN205上共有7个传感器
方向传感器
2 magnetic sensor磁力传感器
03
THANKS FOR WATCHING
The End
Light sensor = 光线传感器
光线传感器
5 gyroscope sensor 陀螺仪
原理：陀螺仪的测量物理量是偏转，倾斜时的转动角速度。 在手机上，仅用加速度计没办法测量或重构出完整的3D动作，测不到转动的动作，陀螺仪则可以对转动，偏转的动作做很好的测量，这样就可以精确分析判断出使用者的实际动作。而后根据动作，可以对手机做相应的操作！
光线传感器，也就是感光器，是能够根据周围光亮明暗程度来调节屏幕明暗的装置。就是在光线强的地方手机屏幕会变暗，达到节电并更好观看屏幕的效果，在光线暗的地方自动将屏幕变亮。可以在工具设置中设置自动调节屏幕亮度。这个传感器也主要起到节省手机电力的作用，毕竟现在的智能手机的待机时间都很令人头痛，能节省就节省吧。
加速度传感器
7 旋转矢量传感器
旋转矢量代表设备的方向，是一个将坐标轴和角度混合计算得到的数据。
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手机摄像头sensor基础知识
手机摄像头sensor基础知识
作为手机新型的拍摄功能，内置的数码相机功能与我们平时所见到的低端的（10万－130万像素）数码相机相同。
与传统相机相比，传统相机使用“胶卷”作为
其记录信息的载体，而数码摄像头的“胶卷”就是其成像感光器件，是数码拍摄的心脏。
感光器是摄像头的核心，也是最关键的技术。
摄像头按结构来分，有内置和外接之分，但其基本原理是一样的。
按照其采用的感光器件来分，有CCD和CMOS之分：
CCD（Charge CoupledDevice，电荷耦合组件）使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。
CCD由许多感光单位组成，当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。
它就像传统相机的底片一样的感光系统，是感应光线的电路装置，你可以将它想象成一颗
会产生过热的现象。
CCD和CMOS各自的利弊，我们可以从技术的角度来比较两者主要存在的区别：
信息读取方式不同。
CCD传感器存储的电荷信息需在同步信号控制下一位一位的实施转移后读取，电荷信息转移和读取输出需要有时钟控制电路和三组不同的电源相配合，整个电路较为复杂。
CMOS传感器经光电转换后直接产生电流（或电压）信号，信号读取十分简单。
速度有所差别。
CCD传感器需在同步时钟的控制下以行为单位一位一位的输出信息，速度较慢；而CMOS传感器采集光信号的同时就可以取出电信号，还能同时处理各单元的图象信息，速度比CCD快很多。
电源及耗电量。
CCD传感器电荷耦合器大多需要三组电源供电，耗电量较大；CMOS传感器只需使用一个电源，耗电量非常小，仅为CCD电荷耦合器的1/8到1/10，CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势。
成像质量。
CCD传感器制作技术起步较早，技术相对成熟，采用PN结合二氧化硅隔离层隔离噪声，成像质量相对CMOS传感器有一定优势。
由于CMOS传感器集成度高，光电传感元件
与电路之间距离很近，相互之间的光、电、磁干扰较为严重，噪声对图象质量影响很大。
在相同分辨率下，CMOS价格比CCD便宜，但是CMOS器件产生的图像质量相比CCD来说要低一些。
到目前为止，市面上绝大多数的消费级别以及高端数码相机都使用CCD作为感应器；CMOS感应器则作为低端产品应用于一些摄像头上。
是否具有CCD感应器一度成为人们判断数码相机档次的标准之一。
而由于CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD不少，所以很多手机生产厂商采用的都是CMOS镜头。
现在，市面上大多数手机都采用的是CMOS摄像头，少数也采用了CCD摄像头。