一.概述
{?q`9[Z 随着智能手机的快速发展, 人们在追求高像素、高像质的拍照效果的同时,对手机
镜头的要求也在不断提高。随着手机功能不断的增加和机身越来越轻薄化,携带方便、功能齐全的智能手机大有取代低端数码相机的趋势。因此对手机镜头分辨率的要求也越来越高。
M`7[hr ?2R!n"m-d 图一:常见手机镜头结构
t1~k+ v
V;]? 早期的镜头都是由单片凸
透镜所构成。因为清晰度不佳,又会产生像差,而被改良成复式透镜,即以多片正负透镜的组合,来纠正各种像差或色差。现在的镜头大部分都由若干片透镜组成,有塑胶透镜或玻璃透镜。塑胶透镜通常采用塑胶原料依靠模具注塑而成。
\y6Y}Cv 玻璃透镜通常采用高质量的
光学玻璃制成,透镜又分为非球面透镜和球面透镜两类。目前手机镜头构造有:1P、1G1P、2P、1G2P、3P等,这里的1P、1G1P等是摄像头里光学镜片材质及数量组成的描述。数字代表镜头数量,字母代表材质,如G是玻璃材质,效果较好,价格较高。P是塑料材质,效果一般,价格便宜。
aHb&+/HZ fqBz"l>5A 二. 设计要求
.l|29{J 光学塑料具有透光性好、重量轻、价格低等优点,手机镜头常用光学塑料作为透镜材料。现在我们需要设计一个6片塑料非球面+1片保护玻璃的手机镜头,具体要求如下:
RCi8{~rIvS <FAbImE} F/数=2 K4o']{:U 波长在486 nm, 587 nm, 656 nm 4>2\{0r 焦距5.58mm,半视场角35° ThkCKM 相对照度﹥40% _yF@k~
h 畸变<2% um%s9 像元尺寸5um对应奈奎斯特频率处100cy/mm,全视场MTF﹥0.2 5!pNo*QK 第一表面到像面距离6.5mm }gFa9M< 半像高3.905mm n*i&o;5 摄像模块总长度较短,避免从手机机身突出。 0l/7JH_@V EQk omjv
三. 6P镜头
}_-tJ. 初始结构通常采用计算法或者查找
专利获取。本例采用Synopsys中的DSEARCH功能对于手机镜头进行仿真,读者感兴趣的也可以参考国外专利镜头,并对镜头进行一定的
优化,以达到仿真效果。
6)W8H X~+ 进行DSEARCH的搜索,得到如下十个结构,选取一个较好的结构如图所示。
&/:c?F?l SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果:
:fnJp9c Z[l+{ 初始宏文件
{<a)+S.6U 请评论区留言联系工作人员获取代码
4=`1C-v?q
&y7=tEV
!I\eIV>0b 查看镜头结构数据表,发现镜头最低厚度被限制在1mm,作为一个手机镜头这并不是很合理。
Pa#Jwo :4x6dYNU F_i"v5#
G$)tp^%] 使用TLIMIT命令以及SLIMIT命令重新设置最小值,再度交给DESEARCH进行搜索,DESEARCH搜索会出现个别镜面之间出现重叠,应避免使用这种结构。获得如下的结构:
e>6W ^ ) 9V~hz (^ 6xY6EC
qrjSG%i~J7 查看数据表,厚度得以优化。
#T8jHnI lxbC 7?O M= |is*t
$FDGHFM 由光扇图可知,镜头仍具有较大的像差,使用DESEARCH自动生成的优化宏对镜头进行优化,并
模拟退火(50,2,50)。
M,yxPHlN I[gPW7&S@ 优化后的结构如图所示:
]JvjM, 7xY&7 x(v ?R4u>AHS@
V$:%CIn 查看镜头的MTF图:
\zBZ$5 rE '66nqJb* t/%[U,m
U%Hcck' 可以看到MTF满足全视场大于0.2,接着查看相对照度与畸变。
XbeT x Fp"c { b"`Q&V.
相对照度与畸变与畸变也都满足了设计需求。 H;@0L}Nu+}
k^cnNx 6' \M:'<0e