國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
第肆章 實證分析
第一節 影像光學產業概述
影像經過處理之後，便可成為可用的資料，藉以滿足可以應用的目的，這樣 的作法稱之為影像處理(Image Processing)。基本上，影像處理可分成光學式、類 比式、數位式等三種不同處理方式，分別述如下：
一、光學影像處理：即是利用光學原理來處理影像，例如讓影像通過光學透鏡以 達到高通，低通或邊跡強化等效果；又如眼鏡也可視為光學影像處理的一種 裝置，它能彌補眼睛的缺憾，讓影像能清晰地呈現在視網膜上。
二、類比影像處理：將影像轉換成電子訊號，再改變這些訊號以達到影像處理之 目的。例如調整電視機的旋鈕以改變視頻訊號及參考電壓大小，而改變影像 的對比與亮度。
三、數位影像處理：利用電腦工具來處理影像，而影像是由於許多不同亮點所組 成，此亮點稱為像素，而每一個像素都有它的位置與灰度值(gray level)，經 由不同的演繹邏輯(algorithm)及電腦快速運算的能力，以達到各種不同影像 處理的功能。
一般而言，在影像處理的應用上，影像通常會經過濾波除去雜訊、影像強化 等效果處理，並可用來得到一些有用的特徵點以作為日後前及處理的參考。然影 像處理的方式甚廣，本研究考慮以光學處理的範圍為探討的方向，故以下分別介 紹關於影像光學的產品、產品應用及產品製程等內容，進行探討。
一、 影像光學產品
影像光學產品的重心多數會放在感光元件及攝影的鏡頭之上，整體應用的產 業包含了筆記型電腦攝像頭、360 度取景器與無線網路監控、車用攝像頭、手機 攝像頭等產品，其示意圖如圖 4-1。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
圖 4-1 影像光學產品
圖 4-1 顯示了在影像光學的產品大多數會應用在手機、汽車或大眾交通工具、
電腦、無線監控系統等設備上，而今卻擴充到的各電子產品，如冰箱、冷凍櫃、
販賣機等設備，在在反應影像光學在消費市場的需求逐漸增加的趨勢。然而，在 影像光學的產品製造中，無論是車用攝像頭或電腦的攝像頭等設備，其實是將主 要的元件如感光元件、鏡頭及數位訊號處理元件（DSP）等做最佳的組合並調適 出最佳化的影像，此即所謂的攝像頭模組(Camera Module)。攝像頭模組是指一 般具有視訊攝影、傳播和靜態圖像捕捉等基本功能的鏡頭，藉由鏡頭採集圖像後，
經由攝影機內的感光元件及數位訊號處理元件的電路對圖像進行處理並轉換成 電腦所能識別的數位訊號，然後藉由連接埠的傳輸(如 USB 連接等)到電腦或其 他設備，最後再由軟體進行圖像還原或修改。
在市場上最常見的影像光學產品—攝像頭模組，或稱鏡頭模組、相機模組 (Camera Module)，其產品可應用於光學式觸控屏、筆記型電腦、錄影機、微型 攝像頭、掃描器、讀條碼機、車載等，如圖 4-2，分別介紹其功能與用途如下：
影像光學
產品
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
圖 4-2 各式鏡頭模組產品示意
從圖 4-2 的產品示意來看，所屬產業的各式 Camera module 敘述如下：
(一) 光學式觸控屏：光學式觸控屏大致區分為紅外線、CMOS/CCD、內嵌、投 影等方式進行導引，經由遮光效應產生影子，再由一個感光元件感測到陰 影變化進而判斷位置所在，這樣的方式便是光學式觸控的初階原理。在此 概論的原理下，是需要 CMOS Camera 來完成前述觸控源的引導，所以攝像 頭在光學式觸控屏的產業中是經常被使用的元件。
(二) 筆記型電腦：近年來，由於視訊功能逐漸被消費者所使用，促使筆記型電 腦對於攝影的功能的需求大幅增加，這樣的消費市場的需求導致鏡頭模組 已經成為該產品的製造的重要元件之一。
(三) 錄影機：錄影機的功能在於將生活點滴或重要會議或節目等過程，予以錄 製保存或參考，然而該項產品最重的部分則是鏡頭模組的優劣，當鏡頭模 組的解析度不佳時，攝影出來的畫質可能無法真實的呈現原貌，故為能提
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
升攝影品質，鏡頭模組儼然已成為該產品最重要的元件。
(四) 微型攝像頭：微型攝像頭又稱微型監控器，具有體積小、功能強、隱蔽性 高等特點，主要被應用在家庭或企業或航空等行業的監控系統的攝像頭，
隨著國人消費水平的不斷提高，微型攝像頭的用途也越來越廣，同時也為 消費者帶來生活的便利性。也因為如此，在微型攝像頭的產品製造業中，
鏡頭模組無形之中也成為該產品的主要元件之一。
(五) 掃描器：掃描器的主要功能是將文件轉化成為數位化的資料型態的機器，
目的在於延長文件的保存時間與文件的管理，然而掃描器的元件之一，鏡 頭模組是相當重要的部分，因為掃描器需要透過鏡頭的攝影功能將文件內 容進行照像，並且經由數位轉換，才能完成文件的轉檔。所以，鏡頭也是 掃描器製造業所需要的元件。
(六) 讀條碼機：讀條碼機與掃描器具有相同的功能，只是所掃描的內容不盡相 同而已，以讀條碼機來看，是掃描條形碼的內容，利用光學原理，將條形 碼解碼後，通過數據或無線傳輸的方式，將所掃描的內容傳送至終端電腦 或伺服器。所以，其條碼機的設備與掃描器一樣，鏡頭模組也是其設備內 必要的元件之一。
(七) 車載：感應器是一種透過規律轉換的模式來傳輸訊號，當感應器測量到的 數值與規律數值不同時，則會回傳訊號，例如煙霧感應器接收到的煙霧到 達設定的程度，便會發出警告。而這的感應器裝置也已經廣泛的被安裝至 汽車之內，而且感應器的內裝元件之一即是鏡頭模組，才能有效攝影到感 應的內容物是否與設定的內容一致。而疲勞駕駛預警、車道偏移、前車/倒 車防撞等偵測系統都需使用到鏡頭模組，對感應器及相關製造業來說，同 樣也是一項重要的元件。
除此之外，在 3C 產品的消費市場中，影像光學元件—鏡頭，也是產品所重 視的元件之一，由於手機拍照的便利性關係，利用手機拍照幾乎快成為全民活動，
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
同時也反應了鏡頭在手機產業內的重要性，故對手機攝像頭模組(如圖 4-3)進行 簡單介紹。
圖 4-3 手機攝像頭模組產品示意
從圖 4-3 的產品示意來看，在手機攝像頭模組中，鏡頭對手機來說是一項不 得說不重要的元件之一，因為由於利用手機來拍照的機會已逐漸被消費者所接受 與使用，故手機攝像頭的元件設計已經不再像過去傻瓜相機一般的鏡頭，直接拍 照即可滿足消費者的需求，而是需要進階到包含自動對焦、防手動(抖)、防震、
高畫素、雙鏡頭等功能，所以在手機產業的製造業之中，鏡頭也是該產業的重要 元件之一。
二、 影像光學產品應用
影像光學產品在市場的應用產業包括一般運動產業、極限運動產業、生存遊 戲產業、監控系統產業、行車紀錄器產業、電子產品製造產業、大眾交通運輸業 等行業會用到影像光學產品，其目的多數應用於拍攝或感應為主，藉以提升產品 的功能。以汽車攝控系統(如圖 4-4)為例，在後視與車道偏移的智慧攝像頭模組，
必須結合後視的感應器與車道偏移設定，如此可以滿足方便停車的目的；又如後 視與自動泊車的智慧攝像頭模組，將後視的感應器與汽車運轉系統相互結合，藉
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
以達到自動停車的功能；或者又如駕駛員監控智慧攝像頭模組，透過監測的攝像 鏡頭，監測駕駛是否屬於疲勞狀態，據以提醒駕駛員注意行車安全。
圖 4-4 汽車攝控(Camera)系統產品應用示意
三、 影像光學產品製程
在電子製造業或光學製造業的產品製程中，往往是以提升產品功能為主要需 求，而且產品的密度會朝向輕薄短小的目標製造，換句話說，即是將更多的功能 安置於同樣面積電路板上，或者使其維持同樣的功能，但面積要縮小，然而若要 達到前述的目標，表面黏著技術(SMT：Surface Mount Technology)是不可或缺的 技術，製程如圖 4-5。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
圖 4-5 表面黏著技術(SMT)主要製程示意
圖 4-5 的表面黏著技術是將傳統電子元件製作成晶片電子零件，利用刷錫膏 的錫膏印刷製程技術，並加上貼合機將電子元件的黏貼，再經由多溫區爐進行黏 著處加以迴焊的過程，加強印刷錫膏量的穩定性，之後再利用光學檢測來判斷晶 片電子零件的可用性，並且進行功能測試，若測試沒問題，即是最終產品。像是 這樣的製程，也是常應用於影像光學的元件產品，經由 SMT 技術的導入，提升 光學元件產品的品質及功能，可以滿足市場更廣泛的需求，例如手機照相功能的 攝像頭模組，要求已不再是單鏡頭的裝置，而是雙鏡頭的配備，甚至還得搭配高 畫素、自動對焦、防水等功能。所以，在影像光學產品製程的步驟中，逐漸加強 重視品質的管控作業。
然而，表面黏著技術一般是導入於電子元件的製造過程，而這樣的製程完成 後，便會加入晶片的貼合技術，作為進一步攝像頭模組生產製造步驟的過程之一，
如圖 4-6。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
圖 4-6 攝像頭模組生產製程示意
圖 4-6 的攝像頭模組生產製程中，是結合 SMT 的技術導入，並將晶片進行 貼合的作業，如果晶片是未封裝過的 die(裸晶)，需在 die 上打上金線，將金線與 裸晶進行相互連接的作業，之後必須利用自動清洗機清洗，以確保沒有殘留細小 的微粒(Particle)，同時立即進行鏡頭貼合，最後再進行自動調焦對焦與點膠的作 業，然後做模組本體測試及系統的整體影像測試，如此步驟都沒問題時，則攝像
圖 4-6 的攝像頭模組生產製程中，是結合 SMT 的技術導入，並將晶片進行 貼合的作業，如果晶片是未封裝過的 die(裸晶)，需在 die 上打上金線，將金線與 裸晶進行相互連接的作業，之後必須利用自動清洗機清洗，以確保沒有殘留細小 的微粒(Particle)，同時立即進行鏡頭貼合，最後再進行自動調焦對焦與點膠的作 業，然後做模組本體測試及系統的整體影像測試，如此步驟都沒問題時，則攝像