一.概述
")1:F> 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。
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B H9Gh>u]} 图一:常见手机镜头结构
PF0_8,@U [CTnXb 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。
mtpeRVcF 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。
^L,K& Jd K6)Gc%:` 二. 设计要求
v1#otrf 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:
\:P>le'1 "syI#U{ F/数=2 h7*J9[$ 波长在486 nm, 587 nm, 656 nm ,=uD^n: 焦距5.58mm,半视场角35° &.F4b~A7 相对照度﹥40% b.OsiT;_j 畸变<2% ;gD})@ 像元尺寸5um对应奈奎斯特频率处100cy/mm,全视场MTF﹥0.2 K$z2YJ% 第一表面到像面距离6.5mm #]-SJWf3 半像高3.905mm fQ7V/x! 摄像模块总长度较短,避免从手机机身突出。 Yz9owe8}[ mwO6g~@`
三. 6P镜头
qRu~$K 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。
3h]g}&k 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。
7:e{;iG SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果:
xPdG*OcX! `T1 初始宏文件
X hR4ru` 请评论区留言联系工作人员获取代码
S0$8@"~=
]|#+zx|/D
1l9G[o
* 查看镜头结构数据表,发现镜头最低厚度被限制在1mm,作为一个手机镜头这并不是很合理。
&Hrj3E D=TvYe y-Fo=y
??5Q)Erm1 使用TLIMIT命令以及SLIMIT命令重新设置最小值,再度交给DESEARCH进行搜索,DESEARCH搜索会出现个别镜面之间出现重叠,应避免使用这种结构。获得如下的结构:
g%o(+d Xa[.3=bV? R-
X5K-
`4r 3l S 查看数据表,厚度得以优化。
9p85Pv [M= 53_Hl]#qZ ~"gA,e-)
cUk7i`M;6 由光扇图可知,镜头仍具有较大的像差,使用DESEARCH自动生成的优化宏对镜头进行优化,并
模拟退火(50,2,50)。
v{RZJ^1 eb"VE%+Hu 优化后的结构如图所示:
#x@$lc=k3 sVQ|*0(J0r 4>YR{
KA5v +~ 查看镜头的MTF图:
XoK:N$\}t *YI98 XE RUo
#I.+aV+2oQ 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。
5{TsiZh4 qfF~D0} SZ7:u895E
相对照度与畸变与畸变也都满足了设计需求。 A.F%Ycq
?JbilK}a `b&%Hm