本文是3篇系列文章的一部分,该系列文章将讨论智能
手机镜头模组设计的挑战,从概念、设计到制造和结构变形的分析。本文是三部分系列的第一部分,将专注于OpticStudio中镜头模组的设计、分析和可制造性评
Y1#-^,qg 9`)w@-~~ 简介
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L:\%wz 智能手机已成为我们日常生活的重要组成部分,并包含大量高科技
光学系统,以满足对出色
成像性能的需求。大多数智能手机在有限的空间内安装了多个复杂且低成本的相机单元。这对设计师和制造商都提出了挑战。注塑成型的塑料
透镜需要精确的装配,确保每个模块在安装时都可正常工作。
CP c" "z^BKb5 手机镜头规格
Z}sG3p E}xz7u 手机镜头是小型相机,这意味着在设计的时候要最大限度地减少它们在手机中占用的空间。它们重量轻,可在低F#下捕获高质量图像。手机镜头的通常规格是一个非常短的系统(总长(TOTR)<5mm),因为手机越来越薄,通常奈奎斯特频率下的 MTF>0.2/0.25(这是由探测器像素的大小决定的),系统将具有大视场角和快F#。
=-OCM*5~S 34X(J-1\|i 让我们看一个来自专利(1)的手机镜头的例子:
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:>Z5I · 快 F/2.0
Rel(bA-[N · 有效焦距f:@2.4mm艾里斑半径=1.22λf#≈1.22μm
I>A^5nk · 全视场角=95度
a)I=U[ · 像素尺寸=2.5μm。像素大小接近Airy斑大小。根据定义,奈奎斯特频率是2个像素作为一个周期。对于2.5μm的像素尺寸,它的一个周期是5.0μm,因此对应的奈奎斯特频率为200线对/毫米。奈奎斯特频率下大于20%的MTF是可接受图像质量的典型最小对比度。
WE+sFaKq- · 传感器1280 x 720像素。这是1MP(百万像素)。尽管就现代智能手机相机的分辨率而言,它不是顶级的(当前的智能手机镜头可能使用12MP左右),但它仍然可用于监控和其他小型光学应用。此外,这里主要介绍与现代智能手机光学等应用相关的概念和方法。
K*([9VZ · 半对角线图像高度:2-2.7mm
o|rGy5 · 短 TOTR=4.8mm
:pA=V O!#L#u53 手机镜头通常使用扩展偶次或Q型非球面来满足这些规格。
dAu^{1+2 5QqJI#4~ 材料:塑料
aX>4Tw ]%NO"HzF~ 注塑成型塑料通常被用于大批量和低成本生产这些镜片。下表总结了塑料镜片与玻璃镜片的优缺点。但请注意,塑料材料可以被进一步分为不同的塑料族群,这些系列中的每一个材料都将表现出特定的特性(COC=环烯烃共聚物,COP = 环烯烃聚合物,PMMA(丙烯酸),PC=聚碳酸酯,PEI=聚醚酰亚胺)(3)。
OvyB<r #Pb7EL#c n4ds;N3Hd 以下是肖特的 N-BK7 玻璃和爱尔康的 PMMA 塑料之间的比较。它显示了可以在材料目录中读取其中一些特性:
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