手机Camera-模组及VCM-与VCM-Driver-介绍.pptx

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片文字樣式,第二層,第三層,第四層,第五層,2014/5/30,#,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,首先先介紹,Camera,模組,Camera,模組,Camera,模組實體圖,Camera,模組,其中包括,Lens,VCM,底座之架,Sensor,Driver IC(,有些模組內建,),PCB,及,FPC,輸出接口,Lens,模組,接著討論,Lens,的光學規格,Lens Elements,表示,Lens,的對焦鏡片由幾層組成,越多片則對焦越精確,但厚度及製程也使考慮的因素,Viewing Angle:,表示鏡頭的可視角度,可視較度越大越好,但一般都低於,90,F Number:,表示光圈值,在手機,Lens,使用固定光圈,Blue Glass:,因藍色有較高的穿透率,所以濾光片,(IR-Cut),多使用,Blue glass,TV Distortion:,鏡頭扭曲度,越小越好,Lens,模組,Lens,光學規格,濾光片,(IR-CUT),紅外吸收濾光片,主要功能為吸收紅外線波長,可修正,Sensor,色偏現象,避免紅外線的干擾,最好使用藍玻璃,因為藍色波長有較高的穿透率,如果波長穿透率低,會因光線某些顏色無法穿透而產生色斑,雖然後端可以做,Color shading,的補償,但是補償還是有一定的極限,所謂一分錢一分貨,建議最好使用藍玻璃的,IR-Cut,。,FPC(Flex Cable),一般,Camera,模組有,32 pins,其中包括,MIPI,Power,VCM current,I2C.,等,但這些腳位要如何跟手機主板上的,Connector,做聯接,就需透過,FPC,有時因,Sensor,電壓的問題,會在,FPC,上幾個,LDO,做為電壓轉換,所以,FPC,又稱為軟板,另外,Camera,模組的,pin,腳編排跟跟主板不一定完全一樣,所以一般,FPC,需個別,Layout,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,3.Camera,模組有其,Power On/Off,的,Power Sequence,在程式一定要設對,不然會出現不可避免的誤動作,PS:,手機相機模組又稱為,CCM(Cell-phone Camera Module),Power Sequence,Power sequence,範例,:,VCM(Voice Coil Motor),原理,:,根據弗萊明左手定律,通過線圈導電後橫切磁場的磁力線,從而產生一帶動鏡頭向上的力,通過這種值限運動的方式來達成區動透鏡進行自動調焦的一個目的,VCM(Voice Coil Motor),VCM,主要構成為一環狀永久磁鐵,線圈及上下兩片彈簧,當通電後產生的力,使用虎克定律,讓彈簧做規律的移動,來達到微距移動整個鏡片,進而改變焦距,以達到對焦的目的,VCM(Voice Coil Motor),VCM,組成架構,VCM(Voice Coil Motor),VCM,實體,VCM(Voice Coil Motor),既然,VCM,是通過電流來讓透鏡移動,但通過多少電流透鏡移動多少呢,?Camera,模組廠會提供一,VCM Performance,讓,VCM Driver,控制,VCM(Voice Coil Motor),Download,與,Upward,為透鏡後退或前進電流與距離的曲線圖,在曲線圖都有最低驅動電流及最大移動位置,如,Upward,最低驅動電流為,24mA,表示起始電流,而最大移動位置為,0.22mm,對照下來電流為,74mA,所以對照下來線圈通過,24mA74mA,為,VCM,工作電流,00.22mm,為透鏡移動範圍,VCM(Voice Coil Motor),公式運算,:,如果把移動距離分為,1024 Step,方便計算,AF,對焦的位置,以下為計算範例,移動,1 Step,需多少電流,?,(74-24)/1024)+24=24.048 mA,通常,24mA,為起始電流,設為固定值,所以,1 Step,的電流變化量為,0.048mA,為一變數,1 Step,時透鏡移動多少距離,?,0.22/1024=0.00021mm=0.21um,VCM(Voice Coil Motor),至於目標物在多遠而透鏡移動到哪個位置最清楚,這就需要,Lens,廠提供資料及,AF,程式計算修正,以下是,Lens,廠提供資料,VCM Driver IC,要如何提供這微小的電流變化來控制,VCM,來移動透鏡,這就需要,VCM Driver IC,VCM Driver IC,是使用,I2C,控制,先不考慮,AF,程式是如何寫,當,AF,找到焦點步數時,會利用,I2C,讓,Driver IC,輸出電流給,VCM,VCM,再移動透鏡到達實際的對焦位置。,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,0 x18,而,VCM Driver Read Address,為,0 x19,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。,VCM Driver IC,範例,:I2C Address,VCM Driver IC,再來就是使用,I2C,控制,VCM Driver IC,內的,Register,動作,以下只是某顆,VCM Driver IC,的,Register,範例,VCM Driver IC,除了,DATA_M,DATA_L,這兩個,register,讓,VCM Driver IC,輸出電流來控制,VCM,推動透鏡移動,屬於動態,register,其餘都是,Initial Register,根據,VCM Driver,廠商對這個,Camera,模組的,VCM,而實驗出的,Initial,值,在程式起始時設進去就好,下面會解釋這些設定的功能。,VCM Driver IC,首先介紹,D9:0:DAC data input,計算公式為,(D9:0/1023)X100mA,每個,Driver IC,不同,要注意,程式要如何設計呢,?,範例,:,起始電流為,24mA,在透鏡,21um,為最佳對焦點,首先先算出起始電流,(Ds/1023)x100mA=24mA,所以,Ds,為,245=0 xF5,透鏡,21um,電流變化量為,4.8mA(,查,VCM,表,),(Dm/1023)x100mA=4.8mA,Dm,為,49=0 x31,所以程式需先將,0 xF5,寫到,DAC register,然後再將,0 x31,寫到,DAC Register,VCM Driver IC,其他指令說明,1.PD(Power Down),當設為,”1”,時將這,Driver IC“Power Down”,這是當沒有使用,Camera,或是使用另外的,Camera,需將,VCM Driver IC,做,Power Down,動作,VCM Driver IC,2.UVLO_ENB,OCP_ENB,這兩個指令是做保護功能,為,Under Voltage detection,與,Over Current detection,也就是過低的電壓或過高的電流進入,Driver IC,要不要動作,最好使用,default,將這兩個指令,Enable,VCM Driver IC,3.S2:0:SAC(Smart Actuator Control)mode,這是設定電流輸出是否要有智慧性動作,有,Direct mode(,指令,),LSC(Line Slop Control,線性,),及,6,種,SAC mode,VCM Driver IC,關於,Direct,與,LSC scheme,VCM Driver IC,SAC(Smart Actuator Control)Scheme,VCM Driver IC,SAC(Smart Actuator Control)Scheme,VCM Driver IC,為什麼要有,SAC(smart actuator control)?,當控制透鏡從,100 Steps,到,300 Steps,而這,200 Steps,的距離透鏡要如何動作,可以直接,Direct(,指令,),或是,Linear(,線性,),的方式運動,當然也可以,SAC(,智慧,),運動,因為,VCM,控制透鏡移動是一種物理原理,哪種運動是最好的,?,這就需,Lens,廠與,VCM,廠給資料,如果設得不好可能會影響,VCM,及,Lens,的壽命。,VCM Driver IC,4.SW:Switch mode,1:Linear mode,2.Switch mode(Default),都會設為,Switch mode(Default),VCM Driver IC,5.DRV1:0:Soft Switch Option,這個意思可能是做完一次,AF,後,會關掉,VCM,固定透鏡的模式,確實用法還在查,VCM Driver IC,6.SWF3:0:Switch Frequency,這有可能是做完,AF,後到下一次做,AF,在,VCM Switch,所需的時間,需要,VCM,廠商提供,VCM Driver IC,7.DIV1:0:Step Period Divider(Pre-scaler)for LSC mode&SAC mode,這是當將透鏡移動設為,LSC,或是,SAC,模式時,在移動時的時間因素,可設為,2,倍,1,倍,倍,倍,VCM Driver IC,8.SACT5:0:,設置,LSC,或,SAC,移動時間,VCM Driver IC,9.FLAG:,這個,VCM Driver,有,3,各唯獨得旗標變數,分別是,OCP_M,UVLO_M,及,FG,OCP_M,如果變為,”1”,表式電流,Over,UVLO_M,如果變為,”1”,表示電壓,Under,當這兩種情形其中一種發生會將,FG,變為,”1”,表示禁止,”DATA_M”,和,”DATA_L”,被寫入值,也就示禁止輸出電流變化。,VCM Driver IC,VCM Driver IC,與,ISP,及,VCM,接法,VCM Driver IC,了解,VCM Driver IC,的,Register,就可以寫,VCM Driver,程式了,因為,Register,不多,所以控制程式通常幾十行就解決,為什麼有時程式不會動呢,?,通常是用錯程式,每家廠牌的,Register,位置功能都不一樣,一套,Driver,程式是不能通用所有,Driver IC,還有在,Register,有一些,Initial value,這些必須,VCM Driver,廠拿各產牌的,Lens,及,VCM,做實驗找出一組最佳的值,如果這些,Initial Value,沒設對,對焦透鏡也是不會動或動起來不準。,VCM,控制程式,要如何撰寫控制程式,呢,?,說真的,VCM Driver IC,廠都會提供,F/W,搭配,VCM Driver Spec.,及,Camera,模組,Spec.,有點,F/W,基礎應該可以看得懂,在,Register,除了計算電流的設定值外,其他都是,initial value,如果客戶自行更換,VCM Driver IC,要協助寫控制程式,如果有提供,VCM driver Spec.,可以協助設,I2C Address,及,VCM,電流,Data,換算外,有一些,initial,還是需,VCM Driver,廠商提供,自己設不一定會設到最好,還有可能會造成,VCM,誤動作,到時真得很難,Debug,。,結論,Camera,模組及,VCM,與,VCM Driver,介紹完成,其實,Camera,模組還有一很重要的零件那就是,Sensor,所以還為針對,Sensor,整理出一份詳細技術報告來敘述。,Thank you,