基于ZEMAX软件手机摄像镜头的设计研究

摘要：ZEMAX是一个应用程序 ，它能够建模、分析以及辅助设计光学系统 ，ZEMAX 软件所具有的特性使其在当前手机摄像头的设计中得到了广泛的应用。本文从对 ZEMAX 软件和手机摄像头的介绍谈起 ，然后就基于 ZEMAX 软件手机摄像镜头的设计过程进行详细的说明。

关键词：ZEMAX ；手机摄像头 ；设计 

1.关于 ZEMAX 软件和手机摄像头

1.1.认识 ZEMAX 软件

ZEMAX 是用光线追迹的方法模拟折射、反射和衍射的序列及非序列光学系统的透镜设计程序。ZEMAX 用“面”的概念模拟序列光线追迹 ，用“组件”或“物体”的概念模拟非序列光线追迹[1-3]。

1.2.认识手机摄像头

手机摄像头的原理 ：在手机的 CPU 上通过集成摄像头驱动和视频处理系统等 ，一般的手机 CPU 和摄像头数据信号有八个到十个 ，这要根据摄像头自身的特点和手机 CPU 的型号来确定 ，当拍照或摄像状态被启用时 ，且保证了相应的电压 ，然后由 CPU 送出的复位信号实现摄像头的复位操作 ，数据的传送就开始进行了 ，摄像头同时也进入工作状态。

2.基于 ZEMAX 软件手机摄像镜头的设计过程

2.1.初始结构的选择和设计

手机摄像头物镜属于大视场大孔径系统 ，因此大大增加了需要校正的像差 ，结构也比较复杂 ，所以初级像差求解的方法不能满足手机摄像头物镜设计对初始结构的确定 ，而是要求一个接近于设计要求的系统作为原始系统 ，我们可从手册、资料或专利文献中找出。在选择初始结构时 ，对相近的焦距找到要求不高 ，一般在相对孔径和视场角达到要求时 ，我们就可以将此初始结构进行整体缩放得到要求的焦距值[7-10]。

图像传感器或摄入底片的空间范围由有效焦距和照相物镜的视场角决定 ，公式 y=-ftanw 用来计算镜头所成的半像高 y，其中 f 指示为有效焦距 ，w 指示为视场角。为防止 CMOS 装调偏离光轴而形成暗角 ，半像高 y 应稍大于图像传感器 CCD 或CMOS 的有效成像面对角线半径。