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1、USB 摄像头的工作原理目录1、简介 2、分类 3、工作原理 4、结构和组件 5、技术指标 6、发展趋势一、简介1.0常规介绍 2.0技术介绍一、简介1.0常规介绍摄像头(CAMERA)又称为电脑像机、电脑眼等，它作为 一种视频入设备，在过去广泛地应用于视频会议、远程医疗 、实时监控等方面。 年以来，随着互联网技术的发展，网络速度的不断提高，再 加上感光成像器件技术的日渐成熟并大量用于摄像头的产品 制造上，使得它们的价格低到可以令普通老百姓可以接受消 费水平。同时这两年CAMERA被广泛应用于MOBILE HONE，这样一来,更加促进了感光成像技术的进一步提高 ，如:30万像素，130万像素，
2、200万像素，300万像素等。一、简介2.0技术介绍2.0 Technology of resentation 技术介绍General Descrition 简介 The camera module is a sensors on board module designed for mobile alication where low ower consumtion and small size are of utmost imortance. rorietary sensor technology utilizes advanced algorithms to cancel Fixed at
3、tern Noise (FN),elimate smearg, and drastically reduce bloomg. All required camera functions are rogrammable through the Serial Camera Control Bus (SCCB ) terface. The device can be rogrammed to rovide image outut various fully rocessed and encoded formats.Alication C Camera/ Dual Mode, and Cellular
4、 hones Video conference equiment, Mache vision, Security camera, Biometrics, Digital Still Cameras二、分类1.0DIGITAL CAMERA数字式 2.0DIGITAL STILL CAMERA模拟式二、分类1.0DIGITAL CAMERA数字式数字摄像头是直接将摄像单元和视频捕捉单元集成在一起，然后通过 串、并口或USB接口连接到HOST SYSTEM上，现在CAMERA市场上的 摄像头基本以数字式为主，而数字摄像头中又以新型数据传输接口的 USB数字摄像头为主(独立)，在手机和电脑上主要是直
5、接通过 IO(BTB/USB/MI/ USB)与HOST SYSTEM连接，经过SYSTEM的编 辑后以数字信号输出到DISLAY上显示。目前CAMERA市场上主流的 CAMERA都是DIGITAL CAMERA。二、分类2.0SIMULANT CAMERA模拟式模拟摄像头是将视频采集设备产生的模拟视频信号转换成数字信号， 进而将其存储到SYSTEM MEMORY里。模拟摄像头捕捉到的视频信号 必须经过特定的视频捕捉卡将模拟信号转换成数字模式，并加以压缩后 才可以转换到HOST SYSTEM上运用，经过HOST SYSTEM 的编辑， 通过DISLAY显示和输出。三、工作原理1.0GENERA
6、L DESCRI原理 2.0SYSTEM SHOW摄像头主要由镜头、影像传感器（主要是CCD/CMOS器件）、DS等组成，被摄物体经过镜头聚焦至CCD 上，CCD由多个X-Y纵横排列的像素点组成，每个像素都由一个光电二极管及相关电路组成，光电二极 管将光线转变成电荷，收集到的电荷总量与光线强度成比例，所积累的电荷在相关电路的控制下，逐点 移出，经滤波、放大，再经过DS处理后形成视频信号输出。 三、工作原理1.0工作原理摄像头的工作原理大致为:景物通过镜头(LENS)生成的光学图像投射到 图像传感器(SENSOR)表面上，然后转为电信号，经过A/D(模/数)转换后 变成数字图像信号，再送到数字处
7、理芯片(DS)中加工处理，再通过I/O 接口传输到电脑中进行处理后，再通过显示屏(DISLAY)就可以看到图 像了。 工作原理方框图景物 (SCE)图像传感器 (SENSOR)数字信号处理芯 片(DS)电脑 (C)图像 (IC)LENSA/D(COM S无) I/ODISLA Y 主控的内部工作原理四、组件与结构3017镜头(LENS)四、组件与结构1.0 LENS（镜头） 一般CAMERA的镜头结构是有几片透镜组成，分有塑胶透 镜(LASTIC)和玻璃透镜(GLASS), 通常CAMERA 用的镜头结构有： 1,2,1G1,1G3,2G2,4G等。透镜越多，成本越高；玻 璃透镜比塑胶透镜贵，
8、但是玻璃透镜的成像效果比塑胶透镜 的成像效果要好。目前市场上针对 MOBILE HONE配置的CAMERA 以 1G3 （1 片玻璃透 镜和3 片塑胶透镜组成）为主，目的是降低成本。四、组件与结构 CMOS传感器四、组件与结构7670传感器(SENSOR)四、组件与结构2.0 SENSOR （图象传感器）图像传感器（ SENSOR）是一种半导体芯片， 其表面包含有几十万到几百万的光电二极管。光电 二极管受到光照射时，就会产生电荷。目前的SENSOR类型有两种：CCD （ Charge Coule Device)，电荷耦合器件CMOS （Comlementary Metal Oxide Semi
9、conductor），互补金属氧化物 四、组件与结构CCD 组件与结构结构 CCD 结构一般分为三层： 第一层“LENS” CAMERA的成像关键在于SENSOR，为了扩大CCD 的采光率必须扩大 单一象素的受光面积，在提高采光率的同时会导致画面质量下降。 LENS 就是相当于在SENSOR前面增加一副眼镜SENSOR的采光率就不 是由SENSOR的开口面积决定而是由LENS 的表面积决定。 第二层“ 分色滤色片” 目前分色滤色片有两种分色方法： A. RGB原色分色法，就是三原色分色法，几乎所有的人类眼睛可以识别 的颜色都可以通过R.G.B 来组成， RGB 就是通过这三个通道的颜色调 节而
10、成。 B. CMYK 补色分色法，由四个通道的颜色配合而成，分别是青（C ）、 洋红（M）、黄（Y ）、黑（K ），但是调节出来的颜色不如 RGB 的 颜色多。 第三层“ 感光层（SENSOR）” CCD 的第三层是处理芯片（SENSOR，SENSOR主要是将穿过滤色层 的光源转换成电子信号，并将信号传送到影像DS ），将影像还原。四、组件与结构CCD与CMOS的差异 A. 总体比较 CCD 的优点是灵敏度高，噪音小，信噪比大。但是生产工艺复杂、成本 高、功耗高。 CMOS 的优点是集成度高（将AADC 与讯号处理器整合，可以大幅缩 小体积） 、功耗低、成本低。但是噪音比较大、灵敏度较低、对光
11、源要 求高。 B. 成像效果 在相同像素下CCD 的成像往往通透性、明锐度都很好，色彩还原、曝光 可以保证基本准确。 CMOS 的产品往往通透性一般，对实物的色彩还原能力偏弱，曝光也都 不太好。 在采用CMOS 为感光元器件的产品中，通过采用影像光源自动增益补强 技术，自动亮度、白平衡控制技术， 色饱和度、对比度、边缘增强以 及伽马矫正等先进的影像控制技术，完全可以达到与CCD 摄像头相媲美 的效果。四、组件与结构C. 功耗比较CCD 功耗比较高，为使电荷传输顺畅，噪声降低，需要高压差改善传输 效果；另外由于CCD 无法ADC和讯号处理器，导致需要使用3 4组电源。CMOS 功耗比较低，不到C
12、CD 的1/3 ，CMOS 影像传感器将每一画素 的电荷转换成电压，读取前就将其放大，利用 3.3V 的电源即可驱动， 只需要一组电源。四、组件与结构以GC0307传感器为例介绍四、组件与结构2.外围电路说明 GC0307芯片只需要单电源供电，DVDD28 = 2.8V，其余电源VDD18， AVDD25 及数字参考电源 VREF 管脚在模组内部通过电容接地。不需要 引出到模组连接器。 电源上加如图示 C1、C2、C3，C4 滤波电容，容值均为 0.1uF。 电容摆放时尽量靠 脚。 RESET 没有引出，由芯片内部控制。 SBCL/SBDA 内部已有上拉电阻，系统板可以不加上拉电阻。四、组件与
13、结构管脚说明 : 管脚号 名称 管脚类型 功能/说明 A1 AVDD25 电源 模拟电路电压，内部产生，通过0.1F或1uF 的电容接地A2 VREF 电源 数字参考电源，通过 0.1F 的电容接地A3 SBDA 输入/出 串行通讯口数据线A4 SBCL 输入 串行通讯口时钟线A5 D7 输出 YUV/RGB 输出位7B1 GND 电源 模拟/数字地 B2 WDN 输入 0：正常模式;1：省电模式 B3 HSYNC 输出 HREF 输出 B4 D6 输出 YUV/RGB 输出位6B5 D5 输出 YUV/RGB 输出位5 C1 VSYNC 输出 VSYNC 输出 C2 D0 输出 YUV/RGB 输出位0 C3 D3 输出 YUV/RGB 输出位3 C4 D4 输出 YUV/RGB 输出位4C5 CLK 输出 ixel 时钟输出 D1 DVDD28 电源 主供电电源 2.8V，通过 0.1F 或 1uF 的电容接地 D2 D1 输出 YUV/RGB 输出位1D3 D2 输出 YUV/RGB 输出位2 D4 DVDD18 电源 数字电路电源，1.8V，内部产生，通过 0.1F或 1uF 的电容接地 D5 CLK
