手机Cam和era模组及VCM与VCMDriver介绍

手機Camera 模組及VCM 與VCM Driver 介紹尚立高級工程師 AladdinE-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 glassTV 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LayoutCamera 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 SequencePower 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24mA~74mA 為VCM工作電流, 0~0.22mm 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