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手機用微型定焦鏡頭 The micro fixed focal lens in mobile phone 作者：Porter Lin 2005/12 等級：普通 1 第一章 前言 照相手機自從 2003 年下半年 CMOS 跨入 30 萬畫素後，隨即吸引相關上、 下游產業間一股追求風潮，目前照相手機之畫素競賽，由 CIF 到 VGA 等級在 CCD 機種停滯約 1 年半時間，VGA 到百萬畫素(Mega)約等待 15 個月；但是從 百萬畫素(Mega)到 2 百萬畫素卻只花了 9 個月時間，2 百萬畫素到 3 百萬畫也只 花了不到 9 個月時間(Samsung 於 2004 年 Q3 正式推出 3x 光學變焦、300 萬畫素 的 SPH-S2300)。類似地，CMOS 機種從 VGA 直接進入，走入百萬畫素只花了約 9 個月時間，而 2 百萬畫素產品預期也將只需 9 個月時間。 根據必威体育精装版報告指出，畫素未來發展 2004 年絕大多數市場仍是 VGA 的天下(佔 有 66%)，CIF 等級則約有 13%、1.3Mega 等級則只有 19%(且大多數為日韓市場)。 不過在 2005 年，1.3Mega 開始躍居主流，VGA 則退居第二；直至 2006 年，百 萬畫素照相手機仍穩居市場主流地位，2.0Mega 機種漸升為第二(27%) ，3.0Mega 以上則佔 5%。 相機模組如圖 1-1 所示，構成要素包含了感測器、鏡頭、鏡頭支架、軟硬板， 由於現在手機要求之輕薄短小，如今在加入相機功能後，持續在已狹小的空間中 塞入相機模組，不僅考驗手機廠商，更是考驗零組件廠商。 2 圖 1-1 手機相機模組 在相機零組件中，感測器、鏡頭與機械裝置算是最重要的三部份，尤其愈往 高畫素發展時，與其搭配之感測器與掌握光線入射的鏡片面積也將同步放大，而 如何在面積同步放大的不利條件下，同時掌握手機微小化之要求並保持高畫素、 高影像品質，自然成為廠商逐鹿市場的學問。於此同時，整合各種零組件於一身 之模組組裝技術，在越往高畫素發展同時，也同樣身兼重任。 感測器廠商藉由調整感測器內之光電二極體(Photodiode)間距與外型、放入多 顆電晶體和暫存器電路之特殊設計，期待能夠達到縮小體積但卻提高畫素的要 求，當然這些細微化動作仍有賴晶圓廠以更先進的 0.15、0.13 微米或是奈米製程 來解決。下一代感測器預計將把畫素縮小到 2.2 微米，同時為補償畫素亮度的下 降，一些模組製造商正為 CMOS 感測器的每個畫素上建構以薄膜為主的顯微鏡 3 頭(Micro Lens)。顯微鏡頭有助於把光引導到每個光電探測器上。此外，為了提 高感測器的聚光能力，目前也流行在晶圓廠後製程上下工夫(即 Color Filter)。 鏡片由於跟後端感測器成像有很大關聯，因此廠商鏡片之各項規格也會跟隨 感測器之種類不同而有不一樣的設計，而業界間對於「鏡片尺寸」之慣用定義， 甚至也依隨感測器之圖像大小(pixel size)而定。以 CIF 等級為例，其鏡片尺寸最 進步者已來到 1/7、1/9 ，而組成鏡頭模組後之形狀大小則可要求6(長)x 6(寬)x 3.5 mm(高)；VGA 等級因目前應用最多，因此市場上有 1/4、1/5、1/6、1/7 之分，鏡頭模組大小則散佈於 8 x 8 x 6 (mm)、8x8x5(mm)、7 x 7 x 4.5 (mm) 間； 1.3 M 款式有 1/3、1/3.5、1/4之分，鏡頭模組大小則有 9 x 9 x 6.5 (mm)、8 x 8 x 6 (mm) ；2.0 M 等級目前屬於必威体育精装版產品，因此尺寸也稍大，目前業界有 1/2.7、 1/3供客戶選擇，鏡頭模組大小則以 11 x 11x 7 (mm)為最多。 鏡片材質又有塑膠或玻璃之分別，塑膠材質成本較低，製作出來的重量也較 輕，不過成像品質較玻璃差，而且在極度精小尺寸