•  摄像模组介绍

        摄像头CAMERA作为一种视频输入设备，广泛应用于视频会议、监控、手机消费品等。

        CCM有三种不同定义：

        1）紧凑摄像模组（Compact Camera Module ）；

        2）CMOS摄像模组（Cmos Camera Module）；

        3）手机摄像模组（Cellphone Camera Module）。

        摄像头根据图像处理方式可分为数字式（Digital Camera）和模拟式（Simulant Camera）。 

        随着手机的不断普及及用户在拍摄要求上的不断升级，各大手机厂商均在提升CCM软硬件性能方面开始发力。因此本文以手机摄像模组展开进行介绍：

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•  手机摄像模组分类

        作为数码产品，手机摄像模组均为数字式，同时由于使用者拍摄场景不同，摄像模组也根据①是否可以变焦；②镜头焦段两方面进行分类：

 

        在对摄像模组展开介绍之前，首先在这里引入焦距的概念，我们在初中光学知识都学过两个概念：
        1.平行光经过透镜会聚至一点，该点为焦点；
        2.透镜光学中心到焦点的距离称为焦距。

 

        还有一个概念：从透镜的光心到光聚集之焦点的距离。亦是照相机中,从镜片中心到底片或感光元件平面等成像平面的距离。这个怎么理解呢？

        凸透镜成像公式如下所示，其中f为焦距， u为物距， v为相距。

1/f = 1/u + 1/v

         对于手机摄像模组和专业相机而言，相距值较小且可调整的范围不大，其物距与相距相比显然不在一个数量级（物距远远大于相距），这样的话，根据透镜成像公式，有

1/f ≈ 1/v

        即相距无限接近焦距，因此得出照相机中,从镜片中心到底片或感光元件平面等成像平面的距离便是焦距这一结论。而且，手机摄像模组中的对焦都是基于这一方式，通过改变镜头光心与感光元件平面间的距离来实现。

        手机摄像的变焦的方式不同，拍摄效果差距是非常大的。现在智能手机可以实现三种类型的变焦：光学、数字（数码）和混合变焦。不同形式的变焦不能一概而论，有着非常大的区别。数字变焦是借助手机相机模组的处理器，将照片中的每个像素面积增大，从而达到放大目的。但这一变焦形式并未真正改变焦距，只是通过软件方式对图像进行插值处理来实现补偿，会严重降低画质。

        对于很多非专业摄影爱好者来说，分不清“对焦”（也称“调焦”）、“变焦”的区别，甚至认为二者是同一个概念，这是错误的 。​​​​​​变焦简单说就是将画面拉进变推远，对焦就是画面模糊变清晰。
对焦（或调焦）——通过移动CCD（或CMOS）与镜头之间的相对距离，使图像最清晰。
变焦——改变镜头的焦距，从而改变图像中的视场范围。

        下面按照摄像模组中的分类进行介绍：

        定焦镜头：在拍摄过程中镜头的焦距固定不可变的镜头。焦段相同的镜头中，定焦镜头的成像质量往往要优于变焦镜头。同时，定焦镜头还具有光圈大、体积小、重量轻、最近对焦距离近等特性。

        变焦镜头：焦距可以改变。目前手机厂商宣传的变焦多为采用多个定焦镜头接力方案，通过多段定焦+数码变焦来实现，这种方式并不能实现连续光学变焦！

        广角镜头：135规格（机画幅尺寸规格为宽度36毫米,高度24毫米）中，焦距在17-35mm的镜头。广角镜头所呈现的视角要比同等条件下人眼的视角更加广阔。这里为什么强调135规格，是因为目前数码相机的成像核心器件—图像传感器（Sensor IC），这一感光元件的尺寸是大小不一的，分为各种画幅。而这些画幅的相机在实际焦距镜头下所拍摄的景物是不一样的，因此只考虑模组或者相机的实际焦距无论是在生产、使用及测试中都是毫无意义的，为了统一标准，便约定俗成地将感光元件尺寸（36*24mm）设为基准，称全画幅尺寸。其他画幅下的物理焦距在一定转换关系下得到等效焦距，这一做法真正实现了焦距意义上的对齐。具体细节我会在后续开贴与大家讨论，在这里先按下不表。

        超广角镜头：焦距在135规格下6mm~16mm之间的镜头就是我们常说的“鱼眼镜头”，这是一种非常极端的超广角镜头，视角多在180度以上，有些甚至可以达到230度，娱乐性大于实用性。

        长焦镜头：一般来说，焦距在70mm以上才算“长焦镜头”，但智能手机对这一标准的定义比较低，只要大于50mm就算长焦。一颗镜头要想获得更长的焦距，需要增加传感器与镜片之间的距离，翻译过来就是整套镜头模组需要变得更厚。

        微距镜头：微距头焦段从50-200mm都有覆盖，所以它也具有长焦的一些特性。微距拍近，长焦拍远；微距拍特写，长焦拍远距离的风景。

        值得注意的是：

1.微距镜头可能是一颗单独的模组（一般为 2MP 左右的，1/4“ ），如果手机中超广角有自动对焦能力或者中焦长焦有近摄能力的基本就不需要单独的微距模组。以最近爆火的摄像手机小米12S Ultra为例，其摄像模组组成如图所示。

 2.目前在售的号称具有“变焦”能力的手机，全部采用多个定焦镜头接力方案，通过多段定焦+数码变焦来实现，并不能像相机一样进行平滑连续的光学变焦，例如某Tele镜头支持5×光学变焦，那么在1×~5×之间则是数码变焦，因此会出现选择5×拍摄的图片反而比4.5×清晰的现象！

总结

本节主要从产品、光学知识方面介绍了手机摄像模组的分类，下一节将和大家讨论手机摄像模组成像原理，以及Sensor传感器拍摄彩色图像的主要技术之一—拜尔阵列。