CMOS手机摄像模块

CMOS因为其单芯片实现，体积小、成本低，当它出现的第一天就有人试图将它集成到手机中。2001年，一种用于手机的摄像模块进入市场。这种手机模块将一个微型镜头组件与摄像芯片集成，从而可以与手机处理器接口直接连接。两家最有代表性的提供商是美国最早设计生产CMOS摄像芯片的Ominivision公司和安捷伦公司。

图（略）

安捷伦早期产品尺寸与方糖相当，用于手机间传送图像的低分辨率器件。1999年以来，该公司累计销售了超过1.3亿只CMOS成像传感器，主要用于PC周边设备。其中约11%用于数码相机。凭借其在CMOS成像传感器市场上高达56%的份额，加上强大的生产制造能力，保证了他们在可摄像手机市场上的领先地位。

这种模块的型号为ADCM-1650，具有每秒45帧的CIF分辨率，带与CCIR656兼容的并行接口以及集成的JPEG压缩引擎。 ADCM-1670具有类似CIF性能，带内置帧缓冲器和串行UART，可与图像数据处理速率不一致的手机进行接口。 当时可提供更高品质的图像的传感器矩阵分辨率为640 480，型号是ADCM-2650具有每秒15帧的VGA分辨率。三种模块的工作电压均为2.8V，每秒拍摄15帧图像时功耗小于90mW。 最大的五家手机制造商都采用了他们的产品。

在CMOS手机摄像模块的竞争中显然美国公司占了上风。日本公司奋起直追，东芝、夏普、三菱、富士通公司都开发了用于手机的CMOS摄像模块。其中三菱公司的产品功耗仅为50毫瓦，每秒可以采集15帧分辨率为352 288的图像，尺寸仅为10 7.5 10（W D H）毫米。东芝的产品外型比三菱稍大，性能相近。当时，尺寸最小的要属富士通公司的产品MB86S02，这款CMOS摄像模块只有7.80 mm 6.98 mm 4.98 mm，当时大部分产品采用四分之一英寸的感光面积，而富士通的产品的感光面积仅有七分之一英寸，重量仅为0.3克。每秒处理15帧的352 288的图象时的功耗仅为30毫瓦。电源供电电压为2.6-3.0伏特。象其他所有的CMOS摄像模块一样，具有自动增益控制、自动白平衡和彩色咖玛矫正的功能。

图（略）

2003年，全世界的有芯片设计能力的公司几乎都设计生产了手机摄像模块，由于市场基本确定，于是大家目光转向下一代产品。

35万以下像素的主要供应商OmniVision已经制作出第一款大小仅为0.33英寸高达200万像素的CMOS图片传感器OV2620手机摄像模块。 这款OV2620摄像头可以拍摄出8到10英寸大小的图片，且画面清晰干净，图片所保持的层次感非常好。它的问世，为手机像头制造设计带来了新标准：手机摄像镜头不仅拍摄出的画面要清晰质量好，而且像头要设计的简洁高效。这一标准在性能上缩小了专门用于拍摄的数码相机与手机摄像机的差距。 这款200万像素的OV2620主要是为高端手机设计的，130万像素的V9640则是针对中端手机，而拍摄GIF图片的OV6650则专门为低端手机设计。

OV2620相机芯片可以上支持1200 1600高分辨率图像的拍摄。在全屏幕模式下以每秒10帧的速度拍摄，而如果用户拍摄CIF图片，则拍摄速度可以提高到每秒60帧。它具有包括曝光控制，成像控制，白平衡以及窗框处理的图像处理功能，所有这些功能只需通过一个标准串行接口就可以进行设计。OmniVision独有的内置运行程序，通过VarioPixel技术来消除各种诸如污点，背景噪音等对于数据的影响因素，从而保证图像能够始终如一的干净清晰。OV2620在运行时耗电仅为132毫瓦，而在待机状态下耗电更低，只需33微瓦。OV2620仅是一块长宽均为9毫米，高8毫米的小小模块。

CCD手机摄像模块

2001年以前，在手机上配备的摄像机均采用CMOS图象传感器，因此“在手机中必定采用CMOS”几乎成为一种固定观念。日本厂商在CCD产品方
面有巨大的优势，自然不会将手机摄像模块市场让CMOS产品独霸。

图（略）

三洋电机于2001年3月份上市CCD图象传感器的面向手机的摄像模块“IGT99263”。外形尺寸为11.2mm 11.2mm 6.7mm（包括信号处理LSI和镜头在内）。所采用的CCD图象传感器为1/7英寸光学系统，分辨率约为11万个像素，确保了与当时配备在手机中的CMOS图象传感器有同等分辨率和像素尺寸。其特点是，将一直被认为是CCD弱点的耗电量降低到与使用CMOS模块相同的水平，同时确保了CCD的优点即高灵敏度。当以15帧/s拍摄时，摄像模块的耗电量为90mW，而当以5帧/s拍摄时的耗电量为65mW。在耗电量方面，与当时批量生产的CMOS摄像模块相比并不逊色。

另一方面，灵敏度方面肯定比CMOS型要高好几倍。该公司演示了将房间变暗后分别使用CCD和CMOS摄像等情形。可以证明它可以暗处进行摄像，而在比较亮的地方也不容易发生手颤现象。

随后三洋电子又推出用于手机上的内置微型数码摄像模块——IGT99267ST3，工作时的功耗只有35mW。该模块采用1/9英寸（2mm）LC99267FSB CCD CIF传感器（分辨率368 296，8位，有效像素约为10万，采用89pin FBGA封装），像素矩阵距离低于4.5微米，使用LC99807 DSP处理器，整个模块的尺寸只有9.8 8.2 5.0mm，工作电压2.9V。

夏普于2003年推出了面向手机的超小型CCD摄像模块“LZ0P371K”。该产品尺寸为13mm 10mm 4.6mm，容积为0.6cc。夏普表示，如果使用新模块将可以进一步减小折叠式手机的厚度。

图（略）

LZ0P371K可以显示VGA（640 480点阵）画面。该产品配备35万像素摄像头，采用帧隔行传输（FIT）方式。被拍摄物体的最低照度为1勒克斯，配备类似光学变焦的最大7倍无级电子变焦功能。

尽管CCD有优越的灵敏度，但由于姗姗来迟，没能在市场上造成任何影响。人们甚至以为所有手机摄像模块都是CMOS的。日本厂商把夺回市场的希望寄托于100万以上像素的手机摄像模块市场，推出新的CCD摄像手机模块。

图（略）

2003年，夏普宣布开发成功了厚度仅9.7mm的手机CCD相机模块。型号是“LZ0P3721”。尺寸为长13.5mm，宽11mm，体积约1.44cc。这是当时业界最小、最薄的百万像素相机手机用CCD相机模块，满足了不改变手机尺寸和厚度的高像素相机的需求。

日本京瓷公司在宣布推出130万像素CMOS手机摄像模块的同时推出了手机摄像模块的开发计划。将于2004年第3季度投放内置200万像素的CCD型固体摄像元件。同时，计划在2004年第4季度在200万像素的模块上配备光学2倍变焦和自动对焦功能。另外，支持130万像素的产品将于2004年第3季度配备自动对焦功能和特写功能。

富士的手机用照相模块的型号是FM42000，该模块应用了富士Super CCD，有效像素100万，经过差值运算后可以输出200万像素照片。1/3.8英寸Super CCD采用逐行扫描方式，可以避免相机抖动所带来成像问题。最大光圈为F4.0，具备微距模式。该照相模块尺寸为14mm x 12mm x 10mm，功耗为210mW，额定电压3.2V-5.5V。

手机摄像模块的技术发展

手机摄像模块的大量装备，极大的促进了手机摄像模块的发展，各种先进技术纷纷登场。

Micron公司的MT9T011这款三分之一英寸感光面积的百万像素CMOS手机图象传感器模块，采用"DigitalClarity"技术使CMOS图象传感器达到CCD图像质量(基于信噪比和弱光灵敏度)。DigitalClarity图像传感器有几大显著特点，特别是非常弱的暗电流、高灵敏度和低噪音。这些都有助于形成传感器的最佳图像质量。

2003年以前，所有手机的光学镜头几乎全部是定焦产品。2003年日本电子展上，FDK展示了配备光学2.4倍变焦的手机相机模块。此前，该公司于2003年4月推出了可切换变焦倍率的光学2倍变焦的试制品。新展示的变焦手机相机模块提高了变焦倍率，同时改进了调焦机结构，以便用户可以更精确地调整变焦倍率。演示中，调焦精度可达0.1倍，实际上可以进行更精确的设置。调焦镜头的最小移动单位为10 m。该相机模块的外形尺寸为22.0mm 13.0mm 10.8mm。预计该模块将配备自动调焦功能。
三洋电子日前开发出了新型的摄像模块，它专为手机摄像头使用，型号为IGT99353M-ST，使用1/4.5" HyperEye CCD矩阵。这个模块有100万的像素，分辨率为1170 882。在视频录制模式下，录制QVGA格式的影片为7.5帧/秒，电源电压为2.9V，耗电量为120毫瓦。它的光圈为F/3.5-7.0，它的特点是象所有传统相机一样有机械式快门。它的尺寸大小为17 11 7.6毫米。

奥林巴斯公司向业内发布了其全新设计的自由曲面棱镜型拍照手机镜头组件，将会用它来替换掉目前正在使用的8.5毫米镜头。这套镜头组件最高可支持到130万像素分辨率，这对于一款拍照手机来说应该绰绰有余了。

自由曲面手机镜头组件将与影像传感器共同构成一只全功能的拍照手机摄像模块，它的"体型"更加轻薄，功能更为强大。采用这项技术的拍照手机将在2004年秋天正式见面。　　

图（略）

像素率是衡量摄像模块的一个重要指标，200万像素的拍照手机早已在今天的市场上出现，但由于拍照手机的内部空间实在有限，要在这类产品上实现更高分辨率似乎已经难上加难。数字变焦能力和图像清晰度的争夺同样激烈，但各厂商的技术差距并不是很大，要在这方面有大的作为也绝非易事。正因如此，奥林巴斯才把制胜的希望寄托在了新型镜头组件的研制上。

这套全新设计的镜头组件使用两只水平排列的自由曲面棱镜共同构成整个光线通道，通过光线的折射原理把影像传送到传感器上，进而实现图像的捕捉。

图（略）

与传统的同轴式镜头组件相比，平行排列的自由曲面棱镜系统能够大大减少镜头的厚度，拍照手机的机身籍此可以做得更为小巧纤薄。

最具革命性的图象传感技术当属美国Foveon的X3技术，它将CMOS图象传感技术带上了新的高度。X3技术以前，无论是CCD图象技术还是CMOS图象传感技术，均是将一层彩色滤色膜沿感光面水平排列，况且采用绿红蓝2：1：1方形排列，不仅实际的图象分辨率不能保证，彩色的感光曲线与人眼睛的感光曲线并不吻合。经过矫正的色彩仍然难以细腻逼真。Foveon公司第一个将红蓝绿感光元件与感光平面垂直排列，并逼真的模拟人眼感应模式，创造了电子感光的新纪元。大量高档数码相机采用Foveon的技术。美国国家半导体公司已经获得Foveon的技术授权，未来将通过美国国家半导体公司的制造与销售优势，结合的Foveon技术，能够快速将采用X3技术的CMOS影像传感器商品化，并将Foveon的技术带到可照相手机领域。这是在2004年最值得市场期待的产品。