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手机摄像头检焦及调焦技术研究报告

1课题研究背景及意义

随着带摄像功能的手机大量普及,手机摄像头模块进入了批量生产阶段。不同于

其他摄像头模块,由于手机摄像头大多数采用内置的结构,所以它的焦距即镜头与

图像传感器的距离是固定的。因此在生成过程中,按照手机生产商的要求对摄像

头模块调焦达到合适位置,然后用胶水固定镜头与图像传感器的距离是非常重要

的一道工序。在大批量生产阶段,若仅靠操作人员根据肉眼判断图像的清晰度来

进行调焦,则会由于操作人员的视觉疲劳及不同的个人主观偏好,生产出来的摄像

头模块的焦距会形成较大的波动。从而造成质量不稳定,且生产效率低。正由于

上述原因,目前公司生产中主要采用基于计算机视觉图像处理的辅助调焦方法。

手机摄像头在出厂之前,一般由专门的摄像头生产厂家将摄像头的镜头安装在印

制电路板(PrintedCircuitBoard,PCB)底座上,自动调焦时给摄像头上电,将镜头对

准国际标准测试卡如EIA-1956清晰度测试图卡等,步进电机驱动镜头和CMOS

之间的相对距离当图像中主要感兴趣观察区域,如四周圆形区域及中央条纹区域

图像细节能分辨清晰时,则认为对焦完成,然后用无影胶将镜头位置固定并经过固

化过程,固定其镜头焦距。

用户实际使用中的手机摄像头焦距是固定的,不能随便调焦,因此手机摄像头生产

时选择合适的对焦方法是非常重要的，需要选择合适的清晰度的评价指标以设

计对焦算法，需要选择有足够精度的驱动以完成硬件的设计。

群光公司目前采用的手机摄像头测试生产线如下图所示：

图1-1群光测试生产线流程

产品制成的后段包括焊接pin脚、调焦、点胶、过UV机、VCM特性测试、OTP

烧录测试、ICT测试、外观检测等。

焊接pin脚目前主要是人工焊接，每个组装好的镜头需要焊接两个焊脚，工序

简单，效率高，但是容易造成身体疲劳，长时间还会造成视觉疲劳；公司正在

引进镭射焊机，通过摄像头捕捉，将锡丝加热后焊接在焊脚上，但是效率没有

人工高，良率也没有人工高，成本高，而且需要不断维护。

调焦是改变镜头光心到底片平面的距离（即像距），以获得本物体清晰像的调

节过程。公司有自动对焦机和人工对焦，在本质上它们对焦的原理是一致的，

即通过调节像距得到焦点的过程。

点胶和过UV机作用是在调焦后固定镜头的过程。首先，每组镜头由点胶机把

胶水点滴到产品上，达到黏贴、灌封、绝缘、固定、表面光滑的效果；然后，

通过UV光线迅速固化，该道工序效率较高。

VCM特性检测包括VCM马达测试夹具、VCM驱动模块等，在旋转调焦环过程

中，尽量保持调焦环水平，用力要均匀，并且有向下的力压住调焦环。

OTP烧录测试包括远景、中景、近景的最佳清晰点的烧录，是改善镜头对焦速

度的重要工序。在OTP烧录中近景出错的可能性较大，我们猜测系统误差以及

偶然误差对近景的影响较大，因为近景的移动范围较小，影响会明显更大一些。

ICT测试是通过测试探针接触PCBlayout出来的测试点来检测PCBA的线路开

路、短路、所有零件的焊情况,可分为开路测试、短路测试、电阻测试、电容测

试、二极管测试、三极管测试、场效应管测试、IC管脚测试等其它通用和特殊

元器件的漏装、错装、参数值偏差、焊点连焊、线路板开短路等故障，并将故

障是哪个组件或开短路位于哪个点屏幕显示准确告诉工作人员。

外观检测包括镜头正面和反面的检测，主要工作在于检测正面的IR镜片和RGB

镜头，反面有无脏污、划伤、漏洞等。

在测试阶段不管是调焦过程，还是otp烧录过程，关键技术就是检焦过程，而

且图像畸变检测，鬼影检测，白平衡测试，分辨率测试等镜头关键光学特性的

检测都是建立在良好的调焦的基础上的，因此调焦过程是至关重要的，是其他

检测的基础，良好的调焦策略对于镜头的性能是是至关重要的，我们实习小组

对调焦的工艺和调焦的原理，以及目前采用的策略进行了简要的研究和对比。

2自动调焦系统的基本原理和方法

2.1光学系统的调焦原理

要研究光学系统的调焦原理，首先要研究光学系统成像的物像关系。在近轴光

的情况，根据几何光学的原理，光学系统成像的实质就是成像物体上各点发出

的不同方向的光线，经过光学透镜折射后，会聚到相应的各点。光学透镜的成

像公式如下：

111

