21世紀初夏普與當時的日本通訊運營商J-PHONE發明了夏普 J-SH04，夏普 J-SH04具有拍照功能，2003年4月24日夏普發售了全球首款百萬畫素手機J-SH53，風靡一時。

隨著技術的不斷突破與革新，新型照相鏡頭如雨後春筍一樣，不斷出現，從最初的百萬到現在的千萬緊緊用了十餘年的時間，拍攝質量不斷進入新臺階。最具有代表的如華為、三星、蘋果等公司，華為從p6開始鏡頭與處理晶片突飛猛進，新的設計理念不斷應用於實踐，比如在年前還是理論的雙攝像頭設計，目前已經被三星，華為掌握，紛紛用於最新上市手機。

目前市面上的手機通常都具有前後攝像頭，前面一般在500萬左右，用來自拍和影片通話，後置一般在1300萬左右，可以照出更加清晰的圖片和錄製清晰影片。

手機攝像頭組成結構

手機攝像頭主要由以下幾個部分組成：PCB板、DSP(CCD用)、感測器(SENSOR)、固定器(HOLDER)、鏡頭(LENS ASS′Y)。其中鏡頭(LENS ASS′Y)， DSP(C,CD用)，感測器(SENSOR)是最重要的三個部分。

PCB板

PCB板又分為硬板，軟板，軟硬結合板三種(如下圖)，CMOS可用任何一種板，但CCD的話就只能用軟硬結合板。這三種板中軟硬結合板價格最高，而硬板價格最低。

鏡頭

鏡頭是僅次於CMOS晶片影響畫質的第二要素，其組成是透鏡結構，由幾片透鏡組成，一般可分為塑膠透鏡（plastic）或玻璃透鏡（glass）。當然，所謂塑膠透鏡也非純粹塑膠，而是樹脂鏡片，當然其透光率感光性之類的光學指標是比不上鍍膜鏡片的。

通常攝像頭用的鏡頭構造有：

1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P、2G3P、4G、5G等。透鏡越多，成本越高，相對成像效果會更出色；而玻璃透鏡又比樹脂貴。因此一個品質好的攝像頭應該是採用多層玻璃鏡頭！現在市場上的多數攝像頭產品為了降低成本，一般會採用廉價的塑膠鏡頭或一玻一塑鏡頭（即：1P、2P、1G1P、1G2P等），對成像質量有很大影響！

鏡頭由透鏡、濾光裝置、鏡筒三部分組成，鏡頭引數有三個，即焦距f′、相對孔徑D/f′和視場角2ω。

鏡頭焦距是鏡頭的一個重要指標，決定了物和像的比例，如物在無限遠，像的大小由下式決定y′=-f′·tanω（ω是物方視場角）。

相對孔徑D/f'和光圈數F是鏡頭的關鍵光學指標。相對孔徑，它表示能進入鏡頭到達底片上的光能量，因而決定像平面照度，其定義為入瞳直徑D與鏡頭焦距f'之比，暗景物和高速運動物體的照相需要大相對孔徑物鏡，大相對孔徑物鏡可以提高像平面照度，根據相對孔徑大小，照相物鏡分為弱光照物鏡（D/f'1：6.3以下）普通物鏡（D/f'1:5.6-1:3.5）強光物鏡（D/f'1：2.8-1:1.4）超強光物鏡（D/f'1：1-1:0.8）為了使同一鏡頭使用不同的環境，通常孔徑光闌採用可連續變化的可變光闌。

相對孔徑的倒數稱為光圈係數，又稱F數，照相鏡頭上標有F數，國家標準按照光通量的大小規定了各光級圈數的排列

0.7、1、 1.4、 2、 2.8 、4 、5.6、 8、 11、 16 、22···隨著光圈數的加大，光孔變小，光通量減少，光圈每差一級，光通量相差一倍，對照相機鏡頭來說，F數越低，鏡頭相容性就愈好，使用範圍更大。相對孔徑還影響像面上獲得清晰像的空間深度範圍-景深，相對孔徑越大，成像的景深越大，照相過程中調節光圈大小控制景深。

視場角2ω照相物鏡的視場角2ω決定了物方空間的範圍，照相物鏡的視場由像平面上具有滿意成像質量的圓形區域的直徑決定，或由相機所採用感光元件的感光面尺寸決定。

照相物鏡的基本型別：1、.按鏡頭焦距和視場角分為：標準鏡頭、短焦鏡頭、長焦鏡頭。2、按鏡頭焦距能否變化分為：定焦鏡頭、變焦鏡頭。

固定器和濾色片

固定器的作用，實際上就是來固定鏡頭，另外固定器上還會有一塊濾色片。

濾色片也即“分色濾色片”，目前有兩種分色方式，一種是RGB原色分色法，另一種是CMYK補色分色法。

原色CCD的優勢在於畫質銳利，色彩真實，但缺點則是噪聲問題，一般採用原色CCD的數碼相機，ISO感光度多半不會超過400。相對的，補色CCD多了一個Y黃色濾色器，犧牲了部分影像的解析度，但ISO值一般都可設定在800以上。

DSP（數字訊號處理晶片）

它的功能是透過一系列複雜的數學演算法運算，對數字影象訊號進行最佳化處理，最後把處理後的訊號傳到顯示器上。

DSP結構框架

1). ISP（image signal processor）（映象訊號處理器）；(2). JPEG encoder（JPEG影象解碼器）。

ISP的效能強大是決定影像流暢的關鍵，JPEG encoder的效能也是關鍵指標之一。而JPEG encoder又分為硬體JPEG壓縮方式，和軟體RGB壓縮方式。

DSP控制晶片的作用是：將感光晶片獲取的資料及時快速地傳到baseband中並重新整理感光晶片，因此控制晶片的好壞，直接決定畫面品質（比如色彩飽和度、清晰度）與流暢度。

上面所說的DSP是CCD中會使用，是因為，在CMOS感測器的攝像頭中，其DSP晶片已經整合到CMOS中，從外觀上來看，它們就是一個整體。而採用CCD感測器的攝像頭則分為CCD和DSP兩個獨立部分。

影象感測器

在攝像頭的主要元件中，最重要的就是影象感測器了，因為感光器件對成像質量的重要性不言而喻。

感測器將從鏡頭上傳導過來的光線轉換為電訊號，再透過內部的DA轉換為數字訊號。由於感測器的每個pixel只能感光R光或者B光或者G光，因此每個畫素此時存貯的是單色的，我們稱之為RAW DATA資料。要想將每個畫素的RAW DATA資料還原成三基色，就需要訊號處理器ISP來處理。

影象感測器是起感光記錄作用的元件，和膠捲類似。有CMOS和CCD兩種型別 CCD又叫電荷轉移器件，光電二極體排成一列叫一維型直線式感測器，光電二極體行排列叫二維型面積式影象感測器。

CCD由光電二極體感光部件、ccd轉移部件和電荷放大器件組成，當光照射時，光子激發電荷，電荷產生堆積，感光部件與轉移部件之間加上柵電壓，堆積的電荷在柵電壓的作用下，開始定向移動至轉移部件，經放大輸出，這些輸出的電荷訊號帶有影象資訊。

影象感測器的發展趨勢是高敏感化、高解析度、省電、低壓工作等高效能方向發展。

CMOS影象感測器由金氧半導體集合而成，每一個畫素可以整合多種器件，比如放大器，A/D轉換器等。

兩種感光元件的不同之處：

CCD成像質量好，但是製作起來比較複雜，而且耗能大，CMOS雖然成像質量較差，但是驅動電壓低，製造簡單，CMOS可以和其他器件整合，每一個畫素都可以實現完整的功能，相比CCD是成千上萬個畫素排列，每一個畫素激發的電荷彙集到一起，運輸到放大器和資料處理器，這樣給後續處理增加不少負擔，而且大量的電荷彙集，也給通道提出了更高的要求，在技術上出現了瓶頸，CMOS中每個畫素單獨完成訊號放大和訊號處理工作，這些特點，造成CMOS噪聲較大。如果CMOS克服噪聲大的缺點，提高成像質量，CMOS就會超越CCD，成為影象感測器的首選。

有的廠家在宣傳中會提到“背照式”“BSI”等概念，實際上BSI就是背照式CMOS的英文簡稱，背照式CMOS是CMOS的一種，它改善了傳統CMOS感光元件的感光度，在夜拍和高感的時候成像效果相對好一些。

手機攝像頭的成像原理物方光線進入系統，經過鏡頭，到達影象感測器，光子打到感測器上產生可移動電荷，這是內光電效應，可移動電荷彙集形成電訊號，由於處理器無法識別電荷訊號，需要把電訊號轉化為數字訊號，對於影象感測器是cmos的系統不需要外加模數轉換器，而對於以ccd作為影象感測器的系統需要A/D轉換器，經過模數轉換器件，電荷訊號轉換成數字訊號，數字訊號經過放大電路進入微處理器，數字訊號經過DSP數字訊號處理晶片經過儲存處理後，傳輸到螢幕形成和物一樣的影象。

影響手機攝像頭效能的一些關鍵因素

畫素

通常所說的“XXX萬畫素”實際是指相機的解析度，其數值大小主要由相機感測器中的畫素點（即最小感光單位）數量決定，例如500萬畫素就意味著感測器中有500萬個畫素點，和手機螢幕中的畫素數量決定螢幕是720p或1080p解析度是一個道理。

畫素決定照片質量？

通常會以為相機畫素越高，拍的照片就越清晰，實際上。相機的畫素唯一能決定的是其所拍圖片的解析度，而圖片的解析度越高，只代表了圖片的尺寸越大，並不能說明圖片越清晰。

但是當前主流的手機螢幕為1080p級別（1920×1080畫素），無論是1300萬畫素相機所得的4208×3120畫素照片，還是800萬畫素攝像頭的3200×2400畫素照片，都超出了1080p屏的解讀範圍，最終都會以1920×1080畫素顯示，所以肉眼所看到的清晰度也是沒有區別的。

高畫素的優勢在哪裡呢？

更高畫素的相機所拍圖片的尺寸更大，假如我們想把樣張打印出來，以常規的300畫素/英寸的列印標準來計算，1300萬畫素相機所拍的4208×3120畫素樣張，可列印17英寸照片，而800萬畫素相機的3200×2400畫素樣張，列印超過13英寸的照片就開始模糊了。很顯然1300萬畫素相機樣張可列印的尺寸更大。

感測器

既然畫素不是決定圖片質量的關鍵因素，那麼誰才是呢？答案是感測器。

相機感測器主要分兩種：CCD和CMOS。CCD感測器雖然成像質量好，但是成本較高，並不適用於手機，而CMOS感測器憑藉著較低的功耗和價格以及優異的影像品質，在手機領域應用最為廣泛。

CMOS感測器又分為背照式和堆疊式兩種，二者系出同門，技術最早都由索尼研發，索尼背照式感測器品牌名為“Exmor R”，堆疊式感測器為“Exmor RS”。

相對來說，感測器尺寸越大，感光效能越好，捕捉的光子（圖形訊號）越多，信噪比越低，成像效果自然也越出色，然而更大的感測器卻會導致手機的體積、重量、成本增加。

背照式感測器的出現，有效的解決了這個問題，在相同尺寸下，它使感測器感光能力提升了100%，有效地改善了在弱光環境下的成像質量。

2012年8月，索尼釋出了全新堆疊式感測器（Exmor RS CMOS），需要注意的是，它和背照式感測器並非演進關係，而是並列關係，堆疊式感測器的主要優勢是在畫素數保持不變的情況下，讓感測器尺寸變得更小，也可以理解為，在與背照式感測器的畫素數相同時，堆疊式感測器的尺寸會更小，從而節省了空間，讓手機變得更薄、更輕。

鏡頭

鏡頭是將拍攝景物在感測器上成像的器件，相當於相機的“眼睛”，通常由由幾片透鏡組成，光線訊號透過時，鏡片們會層層過濾雜光（紅外線等），所以，鏡頭片數越多，成像就越真實。

光圈

光圈由鏡頭中幾片極薄的金屬片組成，可以透過改變光圈孔的大小控制進入鏡頭到達感測器的光線量。光圈的值通常用f/2.2、f/2.4來表示，數字越小，光圈就越大，兩者成反比例關係。

它的工作原理是，光圈開得越大，透過鏡頭到達感測器的光線就越多，成像畫面就越明亮，反之畫面就越暗。因此，在夜拍或暗光環境下，大光圈的成像優勢就更明顯。

除了控制通光量，光圈還具有控制景深的功能。生活中，我們時常會看到背景虛化效果很強的照片，不僅突出了拍攝焦點，還具有很唯美的藝術感，而這就是所謂的景深。光圈開的越大，景深越小，背景虛化效果就更明顯。