高分辨率手机镜头的光学设计与性能仿真-毕业设计论文

800 万像素手机镜头的zemax设计2012.03.13 评论关闭 4,757 views目录[隐藏], 1引言, 2, 感光器件的选取, 3, 设计指标, 4, 设计思路, 4.1,(, 材料选取, 4.2,(, 初始结构选取, 4.3,(, 优化过程, 5, 设计结果, 5.1,(, 光学调制传递函数, 5.2,(, 点列图, 5.3,(, 场曲和畸变, 5.4,(, 色差和球差, 5.5,(, 相对照度, 6, 公差分析, 7, 结论随着手机市场对高像素手机镜头的需求增大，利用,,,,,光学设计软件设计一款大相对孔径,,,万像素的广角镜头。

该镜头由,片非球面玻璃镜片，,片非球面塑料镜片，,片滤光镜片和,片保护玻璃构成。

镜头光圈值,为,(,,，视场角,ω为,,?，焦距为,(,,,,，后工作距离为,(,,,。

采用,,,，,, 公司的,,,,,,,型号,,,万像素传感器，最大分辨率为,,,,×,,,,，最小像素为,(,μ,。

设计结果显示:各视场的均方根差(,,,)半径小于,(,μ,，在奈奎斯特频率,,,处大多数视场的,,,值均大于,(,，畸变小于, ,，,, 畸变小于,(, ,。

关键词:手机镜头;光学设计;,,,万像素;,,,,,引言手机镜头的研发工作始于,,世纪,,年代，世界上第一款照相手机是由夏普,,,,,,(现在的日本沃达丰)在,,,,年推出的,,,,,手机，它只搭载了一个,,万像素的,,,,数码相机镜头。

随后各大手机知名制造厂商纷纷开始研发手机摄像功能。

,,,,年,月,,日夏普制造了,,,万素的,,,,,，目前照相手机的市场占有率几乎是,,,,，特别是带有高像素,,、,,、,,、,, 的镜头就成为镜头研发的热点,,,。

目前,,,万像素的手机市场占有率还不是太多，但随着人们对高端手机的需求量越来越大，,,,万像素手机肯定是主流趋势。

鉴于此，在选用合理初始结构的基础上，优化出了一款,,,万像素的手机镜头。

《基于Matlab的光学实验仿真》篇一一、引言光学实验是物理学、光学工程和光学科学等领域中重要的研究手段。

然而，实际的光学实验通常涉及到复杂的光路设计和精密的仪器设备，实验成本高、周期长。

因此，通过基于Matlab的光学实验仿真来模拟光学实验，不仅能够为研究提供更方便的实验条件，而且还可以帮助科研人员更深入地理解和掌握光学原理。

本文将介绍基于Matlab的光学实验仿真的实现方法和应用实例。

二、Matlab在光学实验仿真中的应用Matlab作为一种强大的数学计算软件，在光学实验仿真中具有广泛的应用。

其强大的矩阵运算能力、图像处理能力和数值模拟能力为光学仿真提供了坚实的数学基础。

1. 矩阵运算与光线传播Matlab的矩阵运算功能可用于模拟光线传播过程。

例如，光线在空间中的传播可以通过矩阵的变换实现，包括偏振、折射、反射等过程。

通过构建相应的矩阵模型，可以实现对光线传播过程的精确模拟。

2. 图像处理与光场分布Matlab的图像处理功能可用于模拟光场分布和光束传播。

例如，通过傅里叶变换和波前重建等方法，可以模拟出光束在空间中的传播过程和光场分布情况，从而为光学设计提供参考。

3. 数值模拟与实验设计Matlab的数值模拟功能可用于设计光学实验方案和优化实验参数。

通过构建光学系统的数学模型，可以模拟出实验过程中的各种现象和结果，从而为实验设计提供依据。

此外，Matlab还可以用于分析实验数据和优化实验参数，提高实验的准确性和效率。

三、基于Matlab的光学实验仿真实现方法基于Matlab的光学实验仿真实现方法主要包括以下几个步骤：1. 建立光学系统的数学模型根据实际的光学系统，建立相应的数学模型。

这包括光路设计、光学元件的参数、光束的传播等。

2. 编写仿真程序根据建立的数学模型，编写Matlab仿真程序。

这包括矩阵运算、图像处理和数值模拟等步骤。

在编写程序时，需要注意程序的精度和效率，确保仿真的准确性。

3. 运行仿真程序并分析结果运行仿真程序后，可以得到光束传播的模拟结果和光场分布等信息。

基于ZEMA的手机摄像镜头设计1. 本文概述本研究论文旨在探讨基于ZEMA（假设为一种先进的光学设计与仿真技术）的手机摄像镜头设计方法与实践应用。

随着移动通信技术的飞速发展和智能手机摄像头功能需求的不断提升，对微型化、高性能摄像镜头的研发提出了更高的要求。

ZEMA作为一款创新的光学设计解决方案，通过精确模拟光路传播、优化像差校正以及改进镜头结构布局，有效地助力了新一代手机摄像镜头的设计挑战。

本文首先介绍ZEMA技术的基本原理及其在镜头设计中的核心优势，随后分析其在手机摄像镜头小型化、高分辨率、大光圈及广角拍摄等关键技术指标上的具体应用策略。

进一步地，我们将深入探讨采用ZEMA设计并优化的手机摄像镜头实例，展示其相较于传统设计方法所实现的技术突破与性能提升。

本文还将展望基于ZEMA技术的手机摄像镜头在未来发展趋势和可能带来的行业变革。

通过这一系列详尽的研究与讨论，我们旨在为手机摄像技术领域提供有价值的参考和启示，推动行业的技术创新与发展。

2. 技术在手机摄像镜头中的应用原理随着科技的不断进步，手机摄像镜头的设计和应用已经达到了一个新的高度。

在本章节中，我们将探讨几种关键技术及其在手机摄像镜头设计中的应用原理。

光学设计是手机摄像镜头的核心。

通过使用Zemax (ZEMA) 软件，设计师可以模拟和优化镜头的光学性能，包括分辨率、对比度和色彩还原等。

ZEMA软件的强大功能使得设计师能够精确计算光线在镜头中的传播路径，以及如何通过改变透镜的形状、大小和材料来优化成像质量。

图像稳定技术对于减少摄像过程中的手抖影响至关重要。

现代手机摄像镜头通常采用光学防抖(OIS)或电子防抖(EIS)技术。

OIS通过在镜头模组中加入可移动的组件来物理稳定图像，而EIS则通过软件算法在捕捉图像后进行补偿。

这两种技术的应用大大提升了拍摄稳定性，尤其是在低光环境下或长焦距拍摄时。

再者，多摄像头系统的设计允许手机在不同的焦距和视角下进行拍摄。

本科毕业设计论文手机照相镜头的光学设计摘要随着市场的发展，可拍照手机逐渐取代普通手机，而手机的小型超薄化也是必然趋势，手机的照相功能的提升和小型超薄化应并进，而二者又是相互制约的,因此尽量减小手机照相镜头的体积并提高其性能成为必然趋势。

本文后半部分运用ZEMAX对所设计的镜头进行了调整和优化，用缩放法对初始模型反复调试和修改，并根据课题要求进行了数据分析,最终得出了符合设计要求的结果.最终设计结果为：镜头总长：10.07mm，后焦距：1.27mm。

畸变范围-1.07到1。

76 之间.中心视场MTF＠160lp/mm值为0.52.边缘视场MTF＠120lp/mm值为0.53。

关键字：可拍照手机镜头小型化ZEMAX 优化。

目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)目录 (1)1 绪论 (1)1。

1 研究的目的和意义 (1)1。

2 可拍照手机和镜头设计的国内外发展 (1)1。

2。

1 可拍照手机国内外发展状况 (1)1。

2。

2 现今镜头设计的国内外发展状况 (2)2 手机照相镜头的成像原理介绍 (3)2.1 可拍照手机照相原理....................................... (3)2。

2 感光元件简介............................................. (3)2。

3 镜头结构分类及选择........................... (3)2.4手机镜头的性能指标和相关术语 (4)2.4。

1镜头类型选择的依据［7] (4)2.4.2数码镜头鉴别率 (4)2。

4。

3光圈范围 (4)2. 4. 4影响像质的几个因素 (5)3光学系统设计 (6)3。

1光学设计软件简介 (6)3.1.1 ZEMAX MTF函数 (6)3。

1.2缺省的评价函数及优化 (6)3。

1. 3归一化的视场和光瞳坐标 (7)3。

2设计要求及分析 (7)3.3初始结构的选择 (8)3。

精密光学仿真实验报告实验目的：本实验旨在通过精密光学仿真，探究光的传播以及光在不同介质中的反射、折射行为，并验证光的折射定律和反射定律。

实验器材：1. 光源：使用一束激光器作为光源，确保光线的直线传播。

2. 透镜：利用凸透镜来模拟光的折射现象。

3. 平面镜：用作反射光的实验器材。

4. 介质：采用不同折射率的玻璃材料来观察光在不同介质中的折射现象。

5. 探测器：使用一台光敏探测器来接收和记录光的强度。

实验步骤：1. 设置实验平台：将光源固定在一定位置，并确保光线与探测器位置垂直。

2. 进行真空实验：将介质中的空气抽成真空状态，记录探测器接收的光强度。

3. 进行折射实验：使用不同折射率的玻璃板，记录探测器接收光线的光强度，并计算折射角度与入射角度的关系。

4. 进行反射实验：使用平面镜，记录探测器接收光线的光强度，并计算入射角度与反射角度的关系。

5. 分析实验结果：对实验数据进行分析，验证光的折射定律和反射定律，并比较实验结果与理论值的差异。

实验结果：通过实验数据的分析，我们得出了以下结论：1. 光在真空中的传播速度是恒定的，即光的速度不受介质折射率的影响。

2. 光在不同折射率的介质中发生折射时，入射角度和折射角度的正弦值之比保持恒定，即验证了光的折射定律。

3. 光在平面镜上发生反射时，入射角度和反射角度相等，即验证了光的反射定律。

4. 实验结果与理论值基本吻合，实验误差较小，说明实验方法和数据处理方法具有一定的准确性和可靠性。

实验结论：本实验通过精密光学仿真，成功验证了光的折射定律和反射定律，并得出了相应的实验结果。

该实验具有一定的教育意义和科研价值，可以帮助我们更深入地理解光的传播行为以及光在不同介质中的反射、折射现象。

光学畸变的原理及应用1. 引言光学畸变是指光线在经过光学系统传输过程中产生的形状失真现象。

过去几十年来，人们对光学畸变的研究已经取得了显著的进展。

本文将介绍光学畸变的原理及其在实际应用中的意义。

2. 光学畸变的分类在研究光学畸变之前，首先需要了解光学畸变的分类。

常见的光学畸变包括球差、色差、像散、弯曲畸变等。

2.1 球差球差是由于光线经过球状透镜或反射器时，不同位置的光线会汇聚或发散而产生的畸变现象。

球差的表现形式有球面像差和球面彗差。

2.2 色差色差是指不同波长的光线在通过透镜或反射器时，由于折射率的不同而引起的聚焦位置不同。

常见的色差有色像差和色散。

2.3 像散像散是指透镜或反射器在成像时，不同位置的光线所成的像位置不同的现象。

像散分为两种类型，即相对像散和绝对像散。

2.4 弯曲畸变弯曲畸变是由于光线通过球状透镜或反射器时，不同位置的光线会经历不同的折射或反射而产生的图像形状失真现象。

3. 光学畸变的原理光学畸变的原理可以用几何光学理论进行解释。

根据菲涅耳的原理和光线传播的基本规律，我们可以推导出光线在经过光学系统时产生畸变的原因。

4. 光学畸变的应用光学畸变的研究不仅仅是为了了解其原理，更重要的是为了提供解决方案，并应用于实际的光学系统中。

4.1 光学仪器设计在光学仪器的设计中，了解光学畸变的原理对于优化设计非常重要。

通过对各种畸变的研究，可以提高光学仪器的成像质量，减少畸变带来的成像失真。

4.2 光学通信在光学通信系统中，光学畸变会对信号传输造成干扰。

了解光学畸变的原理，可以帮助优化光纤的设计和信号传输过程，提高通信系统的性能。

4.3 光学成像在光学成像领域，光学畸变是一个重要的研究方向。

通过研究不同类型的光学畸变，可以改善成像系统的分辨率和清晰度，提高图像质量。

5. 结论通过对光学畸变的原理及应用的介绍，我们可以看到光学畸变在光学领域中的重要性。

光学畸变的研究对于优化光学系统的设计、提高通信系统的性能以及改善成像质量都具有重要的意义。

Open Access Library JournalDesign of a 16.5 Megapixel Camera Lens fora Mobile PhoneYuke Ma, V. N. BorovytskyDepartment of Optical and Optoelectronic Devices, National Technical University of Ukraine, Kyiv, UkraineEmail: sherry_rain@Received 15 February 2015; accepted 2 March 2015; published 6 March 2015Copyright © 2015 by authors and OALib.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractA 16.5 megapixel camera lens for a mobile phone is designed. The lens consists of 3 plastic as-pheric lenses, one glass spheric lens and an infrared glass filter. CMOS OV16850 with a pixel size of1.12 micrometers from Omni Vision is used as an image sensor. The lens has an effective focal lengthof 4.483 mm, a F-number of 2.50, a field-of-view (FOV) of 76.2 degree, and a total length of 5.873 mm.The maximum distortion of the lens is less than 2.0%. The minimum value of all field relative il-lumination is over 39.8%.KeywordsMobile Phone Camera Lens, 16.5 Megapixel Sensor, ZemaxSubject Areas: Mobile Computing Systems, Optical Communications1. IntroductionOn 7 October 2014, Omni Vision Technologies Inc. (NASDAQ:OVTI) announced a 16.5 megapixel digital im-age sensor OV16850 [1]. To design a 16-megapixel camera lens in a compact size is not a trivial task [2]. In the published papers, Song et al. (2010) [3] studied a 5 megapixel camera lens for mobile phone by a structure of 4 pieces of plastic aspheric lens. Recently, Peng (2013) [4] investigated a 8 megapixel camera lens for cell phone by using 1 glass and 3 pieces of plastic aspheric lens (1G3P) to complete the optical system. Yin et al. (2014) [5] investigated a 13 megapixel camera lens for mobile phone by choosing a 5 pieces of plastic aspheric lens (5P) structure configuration.This paper presents a detailed design of a 16.5 megapixel camera lens by a 1P1G2P lens configuration for the first time to our knowledge.Sensor OV16850 has the following specifications: pixel size of 1.12 micrometers, resolution of 5408 pixel × 3044 pixel, diagonal length of 6.95 mm or the image height, and the chief ray angle (CRA) of 33.4 degree. Ny-quist sampling frequency of the sensor can be calculated via 1000/(2 × 1.12) = 446 lp/mm. So the limited reso-Y. K. Ma, V. N. Borovytsky lution of the camera lens should be better than 446 lp/mm. An image height of 6.95 mm and a FOV of 76.2 de-gree of lens determine a focal length of 4.432 mm. We set the effective focal length (EFFL) of the lens to be less than 4.5 mm, so the total optical length (TOL) of a camera lens for a mobile phone can be confined to 5.90 mm. The specification parameters for a 16.5 M pixel mobile phone camera lens are summarized in Table 1.2. Design Method2.1. Optical MaterialsOptical resin E48R from Zeonex [6] is used in this design. The optical resin offers high transparency, low fluo-rescence, low birefringence, low water absorption, low cost, high heat resistance, and easy molding for massive production. Since the lens has a large FOV, and its high order optical aberrations such as high order spherical aberration, astigmatism, coma, high order chromatic aberrations, etc., is rather large, in order to have a more steady and clear picture, one element of the lens is set to be an aspheric glass lens, the material of the 2nd ele-ment is SF56A with a optical refractive index of 1.785 and a dispersion coefficient of 26.08, the first, the third and the fourth element of the lens are chosen to be E48R, whose optical refractive index is 1.531 and the cor-respondent dispersion coefficient is 56.0, the fifth element is an infrared filter (IR), and the last is a cover glass BK9.2.2. Design ProceduresZemax [7] is used to simulate the lens optical system. Considering low price and massive production, an initial configuration 1P1G2P of the lens is chosen for the design by trial and error process. There are 6 elements in this lens, the first to the fourth element is the aspheric lens respectively, the fifth element is an IR filter and the sixth is a glass cover of the sensor. All the surfaces of the element 1 to 4 are set to even aspheric profiles, the fifth and the sixth elements are plane. Radius, thickness of each surface from 1 to 8 is set to be variable, all surface conic constants as well as aspheric coefficients are set to be variable either.2.3. Optimization ProceduresThe optimization procedure includes three steps.Step 1 1) Using operand EFFL to define the effective focal length of the lens, using operand TOTR to confine the total optical length of the lens system, using operand RAID to confine the CRA, using operand REAY to de-fine the image height; 2) The merit function also consisted of operands MNCA, MXCA and MNEA to define the air thickness and air boundary constrains, meanwhile operands MNCG, MXCG and MNEG are used to glass case either; 3) Initially, operand LONA is used to control the spherical aberration, LACL is used to control the lateral color for this focal system. TRAY and SUMM are used to control the coma, and operand DIMX is used to control the distortion of each field of view; 4) Using operand TRAY, DIFF, RAGC, ACOS and TANG to control tangential curvature; 5) Using operand TRAY, DIFF, RAGC, ACOS, TANG, CONS and PROD to con-trol sagittal curvature; 6) Operand TRAC is used to control the spot size of each field of view for the whole wa-velength.Step 2 After the initial optimization, high order controlling operands are added in the merit function, i.e., 1) Using operand TRAY, RAGC, ACOS, TANG, DIVI and DIFF to control the axial and longitudinal chromatic aberrations; 2) Using operand TRAY, RAGC, ACOS, TANG, DIVI, CONS, PROD and DIFF to control the high order spherical aberration; 3) Using TRAY, DIVI and DIFF to control the high order chromatic spherical aber-ration; 4) Using FCGT, FCGS, DIFF and SUMM to control the astigmatism.Step 3 Siedel coefficients are observed after each optimization completed, the layout is watched to show a reasonable configuration. At last, 1) Both MTFS, MTFT is added to the merit function to improve the lens reso-lution; 2) Meanwhile TRAC is replaced by operand OPDX; 3) Weight in merit function is always ready to change to optimize some heavy contribution items in order to get a reasonable lens configuration.Table 1.The specification parameters for a mobile phone camera lens of 16.5 megapixels.EFFL TOL FOV F-number Image height CRA Relativeillumination distortionBack focal length<4.5 mm <5.9 mm 76.2 degree 2.50 >6.95 mm <33.4 degree >35% <2% >0.2 mmY. K. Ma, V. N. Borovytsky3. ResultsThe optimized lens configuration is shown in Figure 1, the correspondent lens data are listed in Table 2 and Table 3. The lens has a total track of 5.873 mm, with an effective focal length of 4.483 mm, and of a back focal length 0.207 mm. The lens has a FOV of 76.2 degree, the image height is 6.97 mm which is a little larger than the CMOS sensor size and implies an easy installation of the CMOS sensor to the lens module. The CRA is less than 33.4 degree; a good coupling between the optics and the COMS is expected.The Spot Diagram, MTF, curvature and distortion, lateral color, chromatic focal shift, and relative illumina-tion can be used to evaluate the lens design. The RMS radius of spot size shall be less than three times of the pixel size (Yu [8]), to this design, it is 3.36 micrometer. The RMS spots of all fields are shown in Figure 2. The RMS spot radius of fields 1 - 6 (FOV 0.000 to FOV 0.787) is 2.545 μm, 2.761μm, 2.662μm, 2.856 μm, 2.337 μm, and 2.091μm respectively, much less than the imaging needs of the CMOS sensor, meanwhile the radius of spot size of field 7 (FOV 0.92) is 5.641 μm and that of field 8 (FOV 1.0) is 4.985μm, very close to this need, that is to say that the whole FOV can image very clearly.Table 2. Lens configuration data.Surf: type Radius Thickness Glass Semi-diameter Conic OBJ Standard Infinity Infinity Infinity 0.000STO Even asphere 3.134 1.413 E48R 1.077 4.1312 Even asphere −3.115 0.021 1.233 1.6043 Spheric −2.252 0.445 SF56A 1.219 0.0004 Spheric −9.057 0.512 1.346 0.0005 Even asphere −4.306 1.378 E48R 1.409 4.8686 Even asphere −2.443 0.938 1.823 −1.2047 Even asphere −2.310 0.354 E48R 2.167 −8.7898 Even asphere −5.332 0.300 3.174 1.6419 Standard Infinity 0.313 BK7 3.222 0.00010 Standard Infinity 0.200 3.344 0.000IMA Standard Infinity 3.485 0.000 Table 3. Aspheric coefficients of each correspondent surface. Aspheric coefs A B C D E F G HSTO Evenasphere 0.050 −0.015 −5.30E-003 −3.136E-003 −3.048E-003 0.000 0.000 0.0002 Evenasphere −0.043 −0.015 −0.012 3.559E-003 −2.045E-003 0.000 0.000 0.0003 Evenasphere 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0004 Evenasphere 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0005 Evenasphere 0.093 −0.033 −1.072E-003 −3.462E-003 −4.413E-004 0.000 0.000 0.0006 Evenasphere −0.060 9.480E-003 −2.006E-003 −9.711E-004 −1.576E-004 1.665E-003 0.000 0.0007 Evenasphere −0.101 −6.280E-003 1.653E-003 −1.796E-003 3.519E-004 4.051E-005 −9.441E-006 0.0008 Evenasphere 0.196 −0.012 1.030E-003 3.686E-007 −1.956E-006 −4.296E-007 5.719E-008 −3.874E-010Y. K. Ma, V. N. BorovytskyFigure 1. 16.5 M pixels mobile phone camera lens layout.Figure 2. 16.5 M pixels mobile phone camera lens spot diagram.Y. K. Ma, V. N. Borovytsky MTF is a comprehensive standard to evaluate the imaging nature of a lens. In this design, the MTF value of central field at 223 lp/mm is 53.4% and 21.4% at 446 lp/mm. For FOV 0.8 zone, MTF value at 223 lp/mm is more than 37.6% in sagittal plane and more than 32.6% in tangential plane, at 446 lp/mm, MTF value is more than 14% in sagittal plane and more than 2% in tangential plane. The MTF curve is shown in Figure 3.The curvature and distortion of the lens is shown in Figure 4; it is shown in Figure 4 that the lens has a low field curvature; it is within 0.05, much less than the imaging need 0.1, and the distortion is less than 2%. It meets the design need.Figure 3.16.5 M pixels mobile phone camera lens MTF curve.Figure 4. Field curvature and distortion of a 16.5 M pixels mobile phone camera lens.Y. K. Ma, V. N. Borovytsky Both the lateral color and chromatic focal shift of the lens revealed a nearly diffraction limited design of this 16.5 M pixels mobile phone camera lens. They are shown in Figure 5 and Figure 6 respectively. In Figure 5, the lateral color of the maximum field is within the Airy disk which implies a diffraction limited design.It is also indicated in Figure 6that the chromatic focal shift of the lens is within diffraction limited. Relative illumination of the lens should be checked; it is shown Figure 7. It can be found in Figure 7that the minimum of the relative illumination value is 40%. Both an auto gain controlling circuit and an auto balance controlling circuit can keep a uniform brightness of the image. It is concluded that this design of a 16.5 M pixels mobile phone camera lens can meet the design needs.Figure 5.The lateral color of a 16.5 M pixels mobile phone camera lens.Figure 6.Chromatic focal shift of a 16.5 M pixels mobile phone camera lens.Y. K. Ma, V. N. BorovytskyFigure 7.Relative illumination of a 16.5 M pixels mobile phone camera lens.At last, a tolerance analysis was made and the results show that a 5 μm deviation in radius, thickness, a 10μm deviation in decenter, and a 0.2 degree in tilt are permitted. It is also shown in Table 2 that the smallest thick-ness of the plastic piece is 0.354 mm which means that a precision injection molding for massive production of the plastic lens elements can be expected. The glass element for this design is set to be a standard spheric surface for an easy production consideration.In conclusion, this 16.5 M pixels mobile phone camera lens is a practical design.4. ConclusionBy using Zemax, a 16.5 M pixels mobile phone camera lens is designed. The lens consists of 3 plastic aspheric lenses, one glass spheric lens and an infrared glass filter. OV16850 whose pixel size of 1.12 micrometer from Omnivision is used as a image sensor. The lens has an effective focal length of 4.483 mm, a F-number of 2.50, a field-of-view (FOV) of 76.2 degree, and a total length of 5.873 mm. This is a practical design for a 16.5 M pix-els mobile phone camera lens.References[1]Geary, J.M. (2002) Introduction to Lens Design with Practical Zemax Example. Willmann-Bell Inc., Richmond.[2]Zhang, P., et al. (2009) Design of a 5 Megapixel Mobile Phone Camera Lens. Journal of Applied Optics, 30, 934-938.[3]Song, D.F., et al. (2010) Design of Lens for 5 Mega-Pixel Mobile Phone Cameras. Journal of Applied Optics, 31, 34-38.[4]Peng, X.F. Design of High Pixel Mobile Phone Camera Lens. Research Journal of Applied Sciences, Engineering andTechnology, 6, 1160-1165.[5]Yin, Z.D., et al. (2014) Optical Design of a 13 Megapixel Mobile Phone Camera Lens. Laser & Optoelectronics Progress,51, 163-168.Y. K. Ma, V. N. Borovytsky[6]World’s Foremost Optical Polymer for Precision-Molded Optics. /optics.aspx[7][8]Yu, D.Y. (1999) Engineering Optics. China Mechanical Press, Beijing.。

现代光学镜头设计方法与实例现代光学镜头设计方法与实例随着相机技术的不断发展,光学镜头的设计也变得越来越重要。

现代光学镜头设计方法采用了先进的光学理论和计算机模拟技术,可以精确地设计各种形状和大小的镜头。

以下是一些现代光学镜头设计的方法和应用实例。

1. 有限元分析(FEA)有限元分析是一种计算机辅助设计方法,可以用于分析镜头的几何形状和光学性能。

通过使用FEA,设计师可以计算出镜头的各个部分的尺寸和形状,以及它们对光线的折射和散射的影响。

这些计算结果可以为设计师提供重要的设计参考。

2. 三维打印技术三维打印技术可以用于设计镜头的几何形状。

通过使用三维打印技术,设计师可以制作出精确的镜头形状,并将其打印在特殊的光学材料上。

这种技术可以制作出各种形状和大小的镜头,并且具有高精度和高强度。

3. 光学模拟技术光学模拟技术可以用于预测镜头的光学性能和光学特性。

通过使用光学模拟技术,设计师可以计算出镜头对不同光线的折射、散射和聚焦性能,以及在不同环境下的光学特性。

这种技术可以为设计师提供重要的设计参考,帮助他们设计出更加准确和优秀的镜头。

4. 现代光学设计软件现代光学设计软件可以用于自动化镜头设计。

这些软件通常具有广泛的镜头设计功能,包括计算镜头的尺寸、形状和性能。

这些软件可以帮助设计师快速设计出优秀的镜头,并且可以自动纠正设计错误。

现代光学镜头设计方法的应用非常广泛。

不仅可以用于相机和其他光学设备,还可以用于虚拟现实、增强现实和计算机视觉等领域。

随着计算机技术的不断发展,现代光学镜头设计方法的应用也将会越来越广泛。

光学工程中的镜头设计与光学模拟技术研究引言：光学工程是应用和研究光学原理、光学器件与系统，以解决各类工程问题并开发新技术的领域。

在光学工程中，镜头设计与光学模拟技术被广泛应用于光学系统的设计、改进和优化。

本文将探讨在光学工程中镜头设计与光学模拟技术的重要性以及相关的研究进展。

一、镜头设计的重要性在光学系统中，镜头被用于聚焦或分散光束，并控制光线通过的路径和焦点位置。

镜头的设计对于光学系统的性能和参数具有重要影响。

优秀的镜头设计可以提高光学系统的分辨率、对比度和色差纠正能力，从而得到更清晰、真实的图像或视频。

因此，合理设计的镜头是光学工程中至关重要的一部分。

1.1 光学系统参数优化镜头设计的首要任务是通过调整其几何参数，实现目标光束的聚焦和形状调整。

具体而言，设计者需要考虑镜头的曲率、直径、厚度等参数，并通过优化调整这些参数，以达到最佳的成像效果。

光学系统的成像效果取决于光束通过镜头的路径和折射程度，通过光学模拟技术，设计者可以在计算机模拟中通过调整参数，预测和优化光学系统的成像性能。

1.2 色差校正色差是一种在光学系统中常见的问题，它导致被成像物体的边缘出现彩虹色边缘或色散现象。

通过合理设计镜头，可以减小或消除色差，改善成像质量。

光学模拟技术允许设计者通过精确的物理模型和计算方法来分析光的传播路径和相位差，从而对色差进行校正优化。

这种技术的应用可以提供对光学系统成像质量的准确预测和改进策略。

1.3 畸变矫正光学系统中的畸变是指成像图像与原始物体之间存在形状或尺寸不匹配的情况。

畸变分为径向畸变和切向畸变两种类型。

通过镜头设计和光学模拟技术，可以实现畸变的纠正和校正，从而提高成像的精度和准确性。

这种技术的应用可以在实际光学系统中消除图像形变，保持图像的真实性。

二、光学模拟技术在镜头设计中的应用光学模拟技术是基于数学模型和计算机模拟的方法，用于预测和优化光学系统的性能。

在镜头设计中，光学模拟技术发挥着关键作用，具有以下应用：2.1 光线追迹光线追迹是光学模拟技术中常用的方法之一，通过跟踪入射光线的路径和折射规律，可以计算出光线在光学系统中的传播路径和相位信息。

手机镜头光机设计与分析
1、设计要求
●镜片数目不多于8片
●全视场角不小于35°
●像面大小:4.8mm*3.6mm
●系统的F数不大于3.5
●波段范围:436nm-656nm，参考波长:587nm
●焦距：4mm
●畸变小于5%
●后截距：不小于2mm
2、系统要求
●尝试结合现有的曲面探测器，对系统进行个性化设计，看像面弯曲能否有利
于系统参数提升与设计。

●在满足光学性能的前提下，尽量采用普通材料便于大批量生产。

●通过容差分析对可装调性、加工工艺性、经济性进行全面考虑，确定合理材
料、设计合理机械结构，结合光学结构特性分析其杂散光分布。

3、评价标准
●镜片数P；
●F#；
●MTF曲线自然平滑，所有视场传函MTF=0.2@（SF）lp/mm；
●视场角w（以°为单位）；
●系统总长L（以mm为单位）。

4、评价函数：
（）（）。

光学多孔径成像系统成像性能研究一、本文概述随着科学技术的快速发展，光学多孔径成像系统作为一种先进的成像技术，已经在多个领域展现出其独特的优势和广阔的应用前景。

本文旨在全面深入地研究光学多孔径成像系统的成像性能，以期为该技术的进一步发展和优化提供理论支持和实验依据。

光学多孔径成像系统是一种通过多个小孔径同时捕获目标物体的像，再通过图像处理技术将各个小孔径所获取的图像信息融合，从而实现高分辨率、高清晰度的成像技术。

与传统的单孔径成像技术相比，光学多孔径成像系统具有更高的成像质量和更强的抗干扰能力，尤其在低光环境、复杂背景以及动态场景中表现出色。

本文首先介绍了光学多孔径成像系统的基本原理和组成结构，阐述了多孔径成像的基本理论和关键技术。

通过实验和仿真手段，详细研究了光学多孔径成像系统的成像性能，包括分辨率、对比度、畸变等关键指标。

本文还探讨了影响成像性能的各种因素，如孔径大小、孔径间距、光学元件质量等，并提出了相应的优化措施。

本文总结了光学多孔径成像系统成像性能的研究结果，展望了未来的研究方向和应用前景。

本文的研究成果将为光学多孔径成像系统的实际应用提供重要的理论支撑和实践指导，有望推动该技术在医疗、军事、航空航天等领域的广泛应用。

二、光学多孔径成像系统原理光学多孔径成像系统是一种利用多个小孔径进行成像的光学装置。

其基本原理是基于光的波动性和干涉现象，通过多个小孔径对物体进行成像，然后将这些子图像进行叠加和重构，从而得到物体的全貌。

多孔径成像系统的核心在于利用小孔径阵列对物体进行空间滤波。

当光线通过小孔径时，会发生衍射现象，形成衍射斑。

这些衍射斑携带着物体的空间信息，并通过干涉现象在成像面上形成子图像。

由于每个小孔径都对应一个子图像，因此多个小孔径就可以同时获得物体的多个子图像。

为了获得物体的全貌，需要对这些子图像进行叠加和重构。

这通常是通过计算机算法来实现的。

需要对每个子图像进行预处理，包括去噪、增强等操作。

山东经贸职业学院毕业设计（论文）课题手机模型的设计与制作专业计算机应用技术班级 10级计算机应用技术班学号 20103520124姓名郑全香指导教师刘娣2012年 12月中国潍坊摘要本论文先阐述了手机模型结构的设计原则和设计基本原理，从多方面了解手机模型结构的设计的依据。

根据不同的产品性质选择不同的手机模型和制作材料。

结合论文题目为某款手机设计合理的模型，依照要求我们选择金属质圆角长方体手机模型。

然后以金属质圆角长方体手机模型为例讨论了它的尺寸设计要求。

接着阐述了利用AutoCAD2010的三维造型功能进行手机结构设计的方法。

首先介绍了三维造型的基本方法，然后以圆角长方体手机模型设计为例，讨论了使用三维造型技术获得实体模型的全过程：轮廓生成、体积计算、表面着色、渲染等。

AutoCAD制作出来的模型结构效果图清晰明了，可以全方位地了解模型的结构及其各项参数。

这样能够给手机模型结构设计人员减轻设计的难度，缩短设计周期和提高设计质量。

[关键词]：手机模型； AutoCAD；三维建模ABSTRACTThis paper first on the mobile phone model structure of the design principles and design basic principle, understand from many sided mobile phone model structure design basis. According to the different product properties choose different mobile phone models and production material. Combined with the topic of the thesis for the mobile phone design reasonable model, in accordance with the requirements we choose metal mass round cuboid mobile phone model. And then to metal mass round cuboid mobile phone model as an example to discuss its size design requirements. Then discusses how to use the AutoCAD2010 3 d modeling function of mobile phone structure design method. First introduces the basic methods of 3 d modeling, and then to round cuboid mobile phone model design as an example, discusses the use of three-dimensional modeling technical solid model for the whole contour generation, volume calculation, surface[Keywords]:Mobile phone model; AutoCAD; Three-dimensional modeling目录摘要 (II)ABSTRACT (II)第一章前言 (1)一、课题的提出 (1)二、课题的发展现状及背景 (1)三、课题的研究内容 (2)第二章手机模型结构设计概述 (3)一、手机模型结构设计的现状和发展 (3)（一）手机模型要适合商品的使用特点 (3)（二）手机模型的障碍性设计 (3)（三）手机模型要适应使用环境 (3)（四）手机模型要符合人机工学 (4)（五）手机模型的操作使用的暗示与引导 (4)（六）手机模型新的造型时尚潮流 (4)（七）手机模型高附加值的设计 (4)（八）手机模型的仿生学设计 (4)（九）手机模型的传统文化体现 (5)二、手机模型结构设计原则和设计依据 (5)（一）手机模型特性（性质） (5)（二）内部部件形态 (6)（三）产品的运输条件 (7)三、手机模型结构设计与数字化的设计手段 (7)（一）Solid Edge (7)（二） UG (7)（三）Pro/Engineer (8)（四）AutoCAD (8)第三章基于AutoCAD的手机模型结构设计 (9)一、金属质手机模型材料与结构分析 (9)二、金属质手机模型的AutoCAD三维建模 (10)（一）“体”结构的三维建模 (10)（二）“手机后盖”结构的三维建模 (12)三、手机模型的体积计算 (14)四、手机模型的表面着色 (15)五、手机模型的渲染 (16)（一）渲染材质的简介 (16)（二）渲染时的材质的使用 (17)总结 (21)谢词 (23)参考文献 (24)第一章前言一、课题的提出[1] [2]在CAD技术发展的初期，CAD仅限于计算机辅助绘图，随着计算机软、硬件技术的飞速发展，CAD技术才从二维平面绘图发展到三维产品建模，随之也就产生了三维线框造型、曲面造型以及实体造型技术。

手机镜头的光学系统设计及杂散光模拟豆修浔;朱佳巍;丁桂林【摘要】In order to meet the demand for high pixels, miniaturization and without stray light of a modern mobile phone lens, a three-unit 5 × 106 pixel optical system based on CODEV software was designed by optical plastic aspherical technology and Monte Carlo ray tracing method. Stray light was analyzed based on LightTools software. After theoretical analysis and experimental verification, the results show that the F number of lens is 2. 6, the full field of view angle is 72. 9°, the total length of system is 3.1mm. Performance test results of the final assembled products meet design requirements and have no unacceptable stray light.%为了满足现代手机镜头对高像素、小型化以及无杂散光的要求,采用光学塑料非球面技术以及蒙特卡洛光线追迹法,使用CODEV光学设计软件,设计了1款三单元5×106像素的手机镜头.同时,运用LightTools光学分析软件进行杂散光分析.结果表明,该镜头的F 数为2.6,全视场角为72.9°,系统总长为3.1mm.最终组装产品的性能测试结果能满足设计要求,且无不可接受的杂散光.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2016(040)004【总页数】6页(P500-505)【关键词】光学设计;手机镜头;光线追迹;杂散光【作者】豆修浔;朱佳巍;丁桂林【作者单位】江苏大学机械工程学院,镇江212013;众盈光学有限公司,中山528441;众盈光学有限公司,中山528441;江苏大学机械工程学院,镇江212013【正文语种】中文【中图分类】TN202随着手机在现代生活中应用越来越广泛的趋势，人们对手机的需求不仅是像素的提高，还有手机镜头的尺寸，要求做到更精小。

高分辨率光学成像技术的研究和应用随着科学技术的不断发展，高分辨率光学成像技术已成为当今高科技领域的重要研究方向之一。

光学成像技术是指通过光学手段，将被成像物体的信息转换成图像，以便更好地研究和分析。

其中，光学成像技术的分辨率是非常关键的因素之一，高分辨率的光学成像技术可以让我们更清晰地看到物体结构的细节，进而提高科学研究的质量和水平。

本文将介绍一些近年来的高分辨率光学成像技术的研究进展与应用。

一、超分辨率成像技术传统的光学成像技术受到了瑞利准则的制约，即根据衍射极限公式，图像的分辨率受到波长和透镜孔径的约束，这意味着在波长和透镜孔径一定的情况下，分辨率是无法提高的。

为了解决这一问题，超分辨率成像技术应运而生。

超分辨率成像技术基于超分辨率信息的提取，通过对被成像物体的微弱信号进行复原和处理，从而达到更高的分辨率。

其中，最常用的超分辨率技术是结合了多帧图像的“超分辨率重建”技术。

该技术能够合理地结合多幅低分辨率的图像，从而提高成像分辨率，缩小瑞利准则带来的限制，取得更加精细的图像。

二、谐振光学成像技术谐振光学成像技术是一种通过振动光子来实现高分辨率的成像技术。

在传统的光学成像技术中，光子由于其波动特性，其折射时会发生弥散现象。

而谐振光学成像技术可以通过谐振效应，使用共振波长下的光子，在特定波长的激发下，产生反范德华效应，从而实现超分辨率成像。

该技术已被广泛应用于生物医学、纳米科技等领域，为科学研究和技术创新提供了重要的技术支持。

三、超材料光学成像技术超材料光学成像技术是一种利用人工构建的介质，通过对光的反射和折射产生新的光学特性的技术。

这种介质的结构通常是具有各向异性的介质，其物理性质可以通过材料的微观结构和几何形状调整，从而有能力控制各种光学效应，最大限度地调节光的传播表现。

这种技术可以将在二维或三维空间中失真的小颗粒或物体重新成像。

其最大的优势在于，它可以实现更精细、更高效的聚焦效果，从而提高成像分辨率。

1300万像素手机镜头设计耿雨晴;赵烈烽;张向东;葛鹏【摘要】为满足高像素手机的要求,本文根据光学成像理论,利用code V软件设计出一种1300万像素手机镜头.为了增加自由度,减小像差,得到更好的像质,本文采用非球面表面进行光学设计.该镜头由五片非球面镜片、一片滤光镜组成.设计得到光圈值2.2,半视场角35°,有效焦距3.6 mm,镜头总长3.6 mm的轻薄型手机镜头.最终中心视场在中间频率处(即223 lp/mm)的MTF值大于0.6,在高频处大于0.2,在0.8视场中频MTF值大于0.4,可见优化完毕后成像效果可满足使用要求.%In order to meet the unmet commerce needs of high pixel mobile phone, more and more designs come into being. According to the theory of ray optics, a 13 mega-pixel mobile phone lens was designed based on code V, an optical design software. It consists of five aspherical lenses and a filter. The F-number of the lens is 2.2, the half field of view is 35 degrees, the effective focal length is 3.6, and the total length of the lens is 3.6 mm. The MTF(modulation transfer function) of central field of view is greater than 0.6, the high frequency is greater than 0.2 and in the 0.8 field of view the middle frequency is greater than 0.4. In a word, the lens can meet the requirement of the high imaging quality camera.【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2018(045)002【总页数】6页(P33-38)【关键词】光学设计;非球面;手机镜头;1300万像素【作者】耿雨晴;赵烈烽;张向东;葛鹏【作者单位】华南理工大学物理与光电学院,广东省光电工程技术研究开发中心,广东广州 510640;广东烨嘉光电科技股份有限公司,广东东莞 523000;华南理工大学物理与光电学院,广东省光电工程技术研究开发中心,广东广州 510640;华南理工大学物理与光电学院,广东省光电工程技术研究开发中心,广东广州 510640【正文语种】中文【中图分类】TN929.532000年夏普联合J-phone推出首款照相手机以来，手机镜头已成为不可或缺的一部分[1]。

光学镜头的设计及性能研究光学镜头是摄影、数码相机等光学仪器中的至关重要组件，其质量的好坏与相片的清晰度、色彩还原度等相关因素息息相关。

在光学镜头的设计及性能研究中，涉及到的知识领域涵盖了光学、物理、数学等多个方面。

下面，我们就来探讨光学镜头的设计及性能研究的相关问题。

一、光学镜头的设计原理光学镜头的设计原理是利用光的折射、反射、散射等现象，对光线进行控制，从而达到改变图像的大小、清晰度、畸变度等效果。

光学镜头的三个重要参数是焦距、光圈和视场角。

焦距指光线在通过透镜或反射镜时，从无穷远处经过透镜或反射镜汇聚到点的距离。

在拍摄时，焦距越大，成像的物体距离越远，也就意味着拍摄的范围越广。

光圈指光线在通过透镜时进入相机的孔径直径，它的大小决定了进入相机的光线的量。

在实际应用中，光圈越小，被拍摄的物体就越暗。

视场角指拍摄时所能拍摄到的范围，也就是画面的广度和高度。

视场角越大，则拍摄的画面越广。

二、光学镜头的性能参数光学镜头的性能参数会影响到相片的画面质量等方面。

在光学镜头的性能研究中，需要考虑到以下几个主要方面：1. 分辨率分辨率是指镜头成像的细节清晰度。

分辨率越高，则成像的细节越清晰。

因为成像的原理与装置有关，在选择镜头时要结合相机的像素选择。

2. 畸变镜头会存在某些形式的畸变。

畸变分为桶状畸变和枕形畸变两种。

解决畸变问题需要采用数学算法进行补偿，因此镜头的畸变问题直接影响到成像效果。

3. 光圈光圈的大小会影响相片的曝光。

如果光圈太大，曝光过度，相片就会变得过于亮；如果光圈太小，相片就会过于暗淡。

在不同的场景下，选择合适的光圈大小很关键。

4. 色散色散是指当不同色光线经过镜头时，会有不同程度的偏折现象。

使用低色散的镜头，可以减少色差问题，使拍摄的图片更加真实。

三、光学镜头的生产工艺在实际的光学镜头生产中，需要进行多道加工，这也是决定光学镜头成像效果的关键因素之一。

其中，下面是光学镜头主要的加工技术：1. 精密磨光技术精密磨光技术是光学镜头生产中的重要环节。

光仿真与光学元器件设计光仿真和光学元器件设计是近年来发展迅速的光学领域的两个重要研究方向。

随着科学技术的不断进步和发展，光学在现代物理学、通信技术、医学、材料等领域扮演着越来越重要的角色。

光仿真和光学元器件设计旨在通过模拟和优化光学系统以及设计创新的光学元件，提高其性能和应用的可行性。

光仿真是光学领域中一种常用的研究方法，它能够模拟光的行为以及光在不同材料和结构中的传播和相互作用。

光仿真既可以基于经典的几何光学理论进行建模，也可以使用波动光学理论进行模拟。

通过光仿真，研究人员能够预测光学系统的性能、优化系统参数，以及研究光在各种材料和结构中的行为。

光仿真在光学元器件设计、光通信、光信息处理等领域有着广泛的应用。

在光学元器件设计方面，人们希望能够设计出性能优越、功能独特的光学元件，以满足现代光学技术的需求。

光学元件是光学系统中的基本组成部分，它们能够控制光的传播、聚焦、分束以及变换光的波长等。

光学元件的设计需要结合光学理论、材料科学、工艺技术等多个学科的知识，在满足特定的光学性能要求的同时，兼顾制造成本、工艺可行性等因素。

为了实现可行的光学元器件设计，人们通常会借助计算机辅助设计软件和光学仿真工具。

这些工具可以帮助研究人员对光学元件的设计进行建模、仿真和优化。

首先，通过建立精确的数学模型，可以描述光学元件的传播特性和相互作用。

其次，光学仿真工具可以模拟光的传播过程，通过光线追迹、波动光学模拟等方法来预测光学系统的性能。

最后，基于仿真结果，研究人员可以对光学元件的参数进行优化，例如调整形状、厚度、折射率等。

光学元器件设计的关键是设计出满足特定要求的光学性能的元件。

例如，在设计光学透镜时，要考虑透镜的焦距、放大倍率、畸变等参数，以满足特定的光学成像需求。

在设计光学过滤器时，要考虑其工作波长范围、透过率、衰减率等参数，以满足特定的光谱选择需求。

同时，还需要考虑光学元件的制造过程中可能遇到的困难，例如光学材料的可用性、工艺限制等。