200万像素手机摄像镜头的设计
- 格式：pdf
- 大小：610.52 KB
- 文档页数：5
下载文档原格式
合集下载
手机摄像头的影像处理技术剖析
手机摄像头的影像处理技术剖析手机摄像头的影像处理技术在当前社会已经扮演着越来越重要的角色。
随着智能手机的普及和摄影技术的发展，人们对于手机摄像头的要求也日益提高。
本文将对手机摄像头的影像处理技术进行剖析，探讨其对于摄影体验的重要性以及其各个技术组成部分的功能和作用。
一、影像处理技术的重要性随着手机摄像头的像素越来越高以及硬件配置的进步，影像处理技术在手机摄影中扮演着至关重要的角色。
影像处理技术能够在手机拍摄后，通过对图像进行处理，提升画面的质量以及增强细节，让用户能够拍摄出更加清晰、鲜活的照片。
手机摄像头的影像处理技术决定着用户在拍照时所能获得的画面效果，因此影像处理技术的提升也成为了摄影消费者关注的焦点。
二、影像处理技术的功能与作用1. 白平衡调整白平衡是指在不同光线条件下，调整图像的色温以使其更符合人眼的感知。
手机摄像头的影像处理技术通过自动调整白平衡，可以使图像在各种光线环境下更加真实、自然，让拍摄的照片色彩更加准确。
2. 自动对焦手机摄像头的自动对焦功能可以帮助用户更轻松地拍摄清晰的照片。
影像处理技术通过对图像进行快速分析和对比，确定合适的对焦点，并自动调整焦距，使得图像能够在拍摄时保持清晰度。
3. 图像降噪在低光条件下拍摄的照片容易出现噪点，影响图像清晰度。
手机摄像头的影像处理技术通过降噪算法，可以有效地减少照片中的噪点，提升图像的质量和细节。
4. HDR技术高动态范围（HDR）技术是指通过合成不同曝光下的多张照片，使得图像在亮度和阴影等方面具有更高的动态范围。
手机摄像头的影像处理技术可以通过HDR技术，让拍摄的照片在复杂光线条件下更好地展现细节，使得图像更加饱满、生动。
5. 双摄像头技术随着手机摄像头技术的不断创新，双摄像头技术已经成为了手机摄影的热门趋势。
通过双摄像头技术，手机可以同时捕捉不同焦距或不同视角的图像，然后进行影像处理技术的融合，使得拍摄的照片具有更加丰富和立体的视觉效果。
智能手机光学镜头的设计与制造
智能手机光学镜头的设计与制造引言随着移动互联网时代的到来，智能手机的普及已经改变了人们的生活和工作方式。
在这个过程中，智能手机摄像头所扮演的角色不容忽视。
如今，手机拍照已经成为一个普及化的文化现象，再也不是那样朦胧和模糊。
因此，在手机摄像头中，光学镜头的设计与制造不断受到人们的关注。
本文将阐述智能手机光学镜头的设计与制造。
一、智能手机光学镜头的分类和结构从分类上讲，智能手机光学镜头主要包括定焦镜头和变焦镜头两大类别。
1. 定焦镜头定焦镜头（Fixed-focus lens）是指手机摄像头的镜头焦距固定，其焦点一般设定在一定距离以外（例如0.5米或1米处），以便拍摄普通近景或中景。
在光线条件较好的环境下，定焦镜头拍摄的照片轮廓清晰，成像质量较高。
但其在拍摄远景或近距离物体时效果就无法显著，因为无法改变焦距。
2. 变焦镜头变焦镜头（Zoom lens）可以改变其镜头的焦距，从而让物体向前或向后移动，不同的位置对应不同的焦距。
虽然变焦镜头的成像质量较高，但相较于定焦镜头，其制造成本较高，重量与体积也较大。
从结构上讲，智能手机光学镜头主要由聚光透镜、虹彩光学棱镜、滤光器等多种光学元素组成。
在这些光学元素的协同作用下，手机光学镜头能够准确捕捉光线并将其投射在丝印膜上，形成照片。
不同品牌和型号的智能手机光学镜头，在材料、光学元素数量、结构等方面都存在差异。
二、智能手机光学镜头的设计智能手机光学镜头的设计非常重要。
设计好与坏，直接决定了其制造成本、成像效果等。
在设计光学镜头时，需要考虑以下几个主要因素：1. 对焦方式的选择对焦方式的选择直接影响着手机光学镜头的成像效果。
目前主流的对焦方式包括固定对焦（Fixed Focus）、手动对焦（Manual Focus）和自动对焦（Auto Focus）。
其中，固定对焦方式最为简单，不需要额外元器件的支持，因此制造成本较低。
但其在应对拍摄距离变化时能力较差。
手动对焦方式需要用户手动调整镜头的聚焦位置，虽然能够拍摄出特别的画面效果，但其操作相对麻烦，对镜头的精度和稳定性要求较高。
手机镜头 原理
手机镜头原理
手机镜头原理是通过透镜系统将光线聚焦到图像传感器上，以捕捉并记录下来。
手机镜头通常由多个镜片组成，这些镜片的形状和排列产生不同的焦距，从而实现对不同距离物体的清晰成像。
光线从外界进入手机镜头后，首先穿过物镜（Objective Lens），物镜的作用是将光线聚焦到一个点上。
光线通过物镜后，进入附加镜片或过滤器，这些附加组件可以起到滤波或校正镜头畸变的作用。
通过物镜聚焦后的光线会通过光圈（Aperture），光圈的大小
可以调节进入镜头的光线量。
较小的光圈会增加光线的聚焦度，使物体更加清晰，但同时会减少进入镜头的光线量，需要更多的光线补偿。
较大的光圈可以增加进光量，但可能会导致边缘图像模糊。
光线从光圈出来后，会进入成像传感器（Image Sensor），成
像传感器是手机镜头的核心部件。
传感器会将光线转换为电信号，并通过处理器进行数字化处理，从而形成最终的图像。
传感器的类型和像素数目会直接影响照片的清晰度和细节表现。
除了以上主要的组件，还有一些配套元件，比如自动对焦系统、光学防抖等，用来提高拍摄效果和稳定性。
总之，手机镜头原理是通过透镜系统将光线聚焦到图像传感器上，通过光学和数字化处理，实现对外界图像的捕捉和记录。
如何选择适合自己的手机摄像头像素
如何选择适合自己的手机摄像头像素手机摄像头像素是指手机拍照时可以捕捉到的像素数量，通常用万像素或百万像素来表示。
选择适合自己的手机摄像头像素，需要根据自己的需求和预算进行权衡和选择。
本文将从常见的像素数、成像质量、价格、品牌和功能等方面介绍如何选择适合自己的手机摄像头像素。
一、常见的像素数常见的手机摄像头像素数有200万、500万、800万、1200万、1600万、2000万等等。
拍摄照片时，像素数越高，一般来说照片越清晰，可裁剪的空间也越大。
但是，像素数不是越高就越好，因为过高的像素数会增加照片的体积，导致存储空间不足。
同时，对于一些目的并不是为了印刷或制作海报的照片，用太高的像素来拍摄并不能提升照片的质量，反而会增加手机拍照时的能耗。
二、成像质量像素数并不是影响照片质量的唯一因素。
除了像素数之外，还需要考虑镜头的质量、传感器大小、光圈大小和手持稳定性等因素。
因此，即使像素数相同，不同手机的照片质量也会有所不同。
消费者在选择手机时，不仅要看像素数，还需要看其他可以影响照片质量的因素。
三、价格像素数较高的手机，通常价格也会更高。
举例来说，同一品牌的不同系列，高端机的像素数和价格都往往比中低端机更高。
因此，在选择手机时，需要考虑自己的预算和需求，合理权衡像素数、价格和其他因素，选择符合自己实际需求和预算的手机。
四、品牌消费者在选择手机时，品牌也是一个重要的考虑因素。
一般而言，知名品牌的手机拍照质量和稳定性要比小品牌的手机要好。
此外，知名品牌的手机质量和客服服务也会更好，用户体验更佳，这一点也需要注意。
五、功能随着科技的进步，手机摄像头的功能也越来越多。
目前，很多手机都有美颜、拍摄慢动作、实时HDR、拍摄超广角等功能。
不同的消费者有不同的需求，可以选择功能更符合自己需求的手机。
例如，爱美的女性可以选择有美颜功能的手机，喜欢拍摄风景的用户可以选择有拍摄超广角功能的手机。
总之，选择适合自己的手机摄像头像素，需要综合考虑像素数、成像质量、价格、品牌和功能等多方面因素。
手机相机结构原理
手机相机结构原理手机相机是现代智能手机的重要组成部分，也是用户最常用的功能之一。
手机相机主要包含以下几个结构和原理。
1. 镜头系统：手机相机的镜头系统通常由多个透镜组成，用于捕捉外界的光线。
这些透镜可以使光线折射和聚焦在感光元件上，形成清晰的图像。
手机相机的镜头系统往往采用多层镀膜技术，减少光线的反射和散射，提高图像质量。
2. 感光元件：感光元件是手机相机中最关键的部分之一，它能够将进入镜头的光线转化为电信号。
目前主流的感光元件有两种：CMOS和CCD。
CMOS传感器的优势是成本低、能耗低，适用于手机等小型设备；而CCD传感器在图像质量上相对较好，适用于专业摄影器材。
3. 图像处理芯片：手机相机中的图像处理芯片负责对感光元件采集到的电信号进行处理和转换，以生成最终的图像。
图像处理芯片通常包含图像传感器接口、数字信号处理器（ISP）、颜色校正、降噪等功能模块。
这些功能能够提高图像的细节、色彩还原、动态范围等，以获得更好的拍摄效果。
4. 对焦系统：手机相机的对焦系统用于调整镜头与被摄物距离的关系，以确保所拍摄的物体呈现清晰的焦点。
手机相机的对焦系统主要有两种：主动式对焦和被动式对焦。
主动式对焦通过超声波或激光来测量物体距离，然后调整镜头的位置；而被动式对焦则利用感光元件的相位差来实现对焦的调整。
5. 图像稳定技术：手机拍摄常常受到手震等因素的影响，导致图像模糊。
为了解决这个问题，手机相机通常会配备图像稳定技术。
目前常见的图像稳定技术有光学防抖（OIS）和电子防抖（EIS）。
光学防抖通过感应器和驱动器相互作用，调整光学部件的位置来抵消摄像机的晃动；电子防抖则通过软件算法来抵消图像的晃动。
手机相机的结构和原理是多方面的，除了上述提到的几个主要部分之外，还包括光圈、快门、白平衡、曝光等功能模块。
通过这些结构和原理的协同作用，手机相机能够实现高质量的图像拍摄和录像功能。
【转载】解读手机摄像头
【转载】解读⼿机摄像头⽬录1. ⼿机后置镜头的分类⼿机从单摄到双摄像头再到现在多摄，经过相当长⼀段时间的发展。
然⽽最近我们听到⽹络上⾯有⼀种声⾳，⼀些多摄机型的摄像头属于“凑数”，这是否让你有很多问号呢？接下来我们将⽬前主流的多摄镜头给你们整理出来，看看它们有什么⽤、什么时候⽤以及加⼊它们对我们的⽇常拍摄有什么提升吧。
其实也没有绝对的凑数镜头，各个镜头有存在的意义，但是⼤家选购⼿机的时候，可以重点参考使⽤频率⾼的，下⾯我们按照使⽤率，从⼀颗星到五颗星打分主摄镜头：决定⼤多数⼈⼿机拍照 90% 以上的使⽤场景，对于⼀般⽤户选择⼿机，重点看这个摄像头的成像质量。
长焦镜头：长焦摄像头在双摄⼿机发展到现在⼀直有重要地位，⽽在⼈像模式的虚化当中，也可以与主摄⼀起协同成像测距，另外⽬前⼿机的长焦相对于早期机型有很⼤的提升，结合数码变焦可以清晰拍摄远⽅的景物，但使⽤频率没有主摄⾼；⼴⾓镜头：⼴⾓镜头是近年来热门的镜头，拍摄风光⼤⽚很棒，可玩性⾼，但因为画⾯畸变存在⽐较难驾驭，需要⼀定的摄影技巧；微距镜头：绝⼤多数情况下，⼿机的主摄可以满⾜⼀般⽤户近距离拍摄的需要，⽽且⼿机微距镜头的成像质量普遍不⾼，因此重要性⽐较低，例如我们在⼿机⾏业灯塔的 iPhone 上⾯，从未看到任何其中⼀台机型配备微距摄像头，但我们在朋友圈当中看到有很多⼈⽤ iPhone 拍摄美⾷⼤⽚；景深镜头：景深摄像头源于早期的双摄机型当中，诸如当年轰动⼀时的 HTC One M8，可以模拟单反的景深效果，但是⼿机摄影技术经过多年的发展，已经逐步抛弃这种成像⽅案；ToF 镜头：ToF 在⼿机圈喊了很久，但是⾯向⼤众⼈群的软件服务⼀直没有完善的配套，⽤户感知不强，⽽今年 iPad Pro 加⼊了 ToF 镜头，iPhone 12 传说中也会后置 ToF 镜头，相信会激发开发者热情，未来有很⼤潜⼒，但⽬前不是必要配置；2. 主摄像头使⽤频率：★★★★★我们常说的 “主摄”，就是当你打开⼿机相机应⽤后，⾸先看到的画⾯就是主摄拍摄所得的。
不畏浮云遮望眼
不畏浮云遮望眼在2015年NAB上，松下高调发布并展出了新一代4K 手持摄录一体机产品AG-DVX200MC（下称“DV×200”），作为世界首款镜头一体式的4/3型传感器摄像机，松下公司将其多年来在电视域积累的数字影像技术和专业的摄像机技术结合，力图搭载出摄像机的新领域。
DVclub产品测评室于今日拿到这款产品并进行详细测评，现将测评报告与各位读者分享。
总览相比于传统1/3、1/2寸的广播级手持型摄像机，亦或是某些厂商推出的1英寸型摄像机，松下DVX200在画面细腻程度、浅景深方面有着其得天独厚的优势，大尺寸成像元件可以在有限的空间内获得更佳的画面质量，而在大变焦比、大光孔和大画幅感光原件的优势下，获得更浅的景深无疑为用户带来更多创作空间。
松下在DVX200植入了很多“撒手锏”，大画幅、浅景深只是其中之一；同时，机身内置了松下独创的V-LOg L伽马曲线，提供不低于12档的宽容度，也是DVX200不仅能适应常规拍摄需求，更是有实力跃居成为专业剧组的拍摄备机之选；搭载了新型LSI 4K图像处理引擎能够高速处理庞大的4K数据，无论是4K/24P的电影标准还是UHD/60P符合高端电视制作的标准，甚至是高达200Mbps的全高清FHD/60P格式都能游刃有余地拍摄，并提供MOV/MP4/A VCHD等多种格式和帧频可选。
此外，松下还在DVX2D。
中加入了高速升格影像的记录功能，VFR可变帧频技术支持在全高清模式下最高可达120fps的升格记录，为拍摄体育比赛、高速运动中的物体、雨水、冲击等画面提供了可能性。
外观入手DVX200后，最吸引眼球的当然是它机身后部的一抹绯红，区域覆盖了卡槽、音频控制区和三个用户快捷按钮（分别为波形监视器、斑马线及防抖），也使机身整体显得格外瞩目。
与前代推出的4K产品FC100不同的是，DVX200的机身表面采用了亚光处理，将镜头、机身中部和后部的包裹材质进行了纹理化，抚摸上去的质感相当诱人。
200万像素高清CMOS网络摄像机
200万像素高清CMOS网络摄像机一、产品简介贝威BC_C200系列高清型1080P网络摄像机采用1/3″COMS成像器件，可输出分辨率高达（1920*1080）的实时30FPS的高质量图像信号，充分满足高清图像的应用需求;高集成度的SOC 处理器，超强稳定；支持H.264压缩算法，保证图像质量的同时有效降低网络带宽占用；强大的网络功能，支持RTSP、VLC流媒体协议，支持录像FTP上传、报警E-MAIL发送；支持POE供电方式，工程部署更简捷便利；支持多码流存储，为录像存储提供更便利的方式和更可靠的保障。
主要针对对图像清晰度要求比较高的高端监控市场的应用需求，包括：金融、银行、政府、学校、博物馆、机场、交通监控等领域。
二、订货型号BC_C200-AMI 200万像素高清CMOS感红外枪型网络摄像机BC_C200-AM 200万像素高清CMOS枪型网络摄像机三、功能特性» 采用H.264视频压缩技术，压缩比高，方便在窄带上时实现高清晰的图像传输» 最高分辨率可达2M，30 fps @1920*1080» 支持变码率、变帧率摄者，在设定视频图像质量的同时，也可限定视频图像的压缩码流。
» 支持视频、报警、语音数据，内置WEB Server,支持IE访问» 画面延迟小于200毫秒（局域网）» 支持动态域名、局域网、广域网访问» 语音对讲：双向语音对讲，单向语音广播» 支持双码流，网络传输与本地存储完全独立» 提供RS485/RS232串口和内置各种解码器协议，支持透明传输协议» 支持PPPoE、DHCP、TCP/IP、HTTP、UDP、RTP/RTCP、RTSP、UPNP、SMTP、FTP、SIP、DDNS、DNS 协议» 支持图像抓拍、录像» 支持双码流，支持TF卡本地存储功能» 可选支持WIFI或3G（WCDMA/TD-SCDMA)网络接入，亦可选择同时支持» 支持OSD，日期和时间可以设置» 支持数字水印（WATERMARK）技术四、规格与参数。
双摄、三摄到多摄手机摄像头的“组合拳”
文/图 谢慧华2000年，夏普推出了全球第一款配备拍照摄像头的手机J-SH04，像素仅为11万。
在随后的十多年里，手机拍照功能的进步都围绕着像素的提升展开。
不过，从2016年双摄的出现，再到2018年华为P20 Pro 三摄大杀四方，多摄带来的进阶拍照乐趣不仅给用户提供了有别于绝大多数单摄手机的体验，也成为了手机厂商打造新品时重点发力的方向。
从近半年发布的新品来看，三摄已然成为新一代智能手机的卖点之一。
那么，多摄究竟是单纯以量取胜的噱头，还是在双摄基础上的功能提升？手机摄像头的“组合拳”双摄、三摄到多摄为什么多摄概念会火？首先，我们需要界定一下“多摄像头”。
其实在双摄逐渐普及时，就有厂商在文案中加入了“三摄”或是“四摄”，指的是整机前后所有摄像头的总数。
但我们这里所说的多摄，是指单边摄像头组中拥有的摄像头总数。
由于厂商的设计以及产品定位不同，会出现像美图手机、vivo NEX 双屏版等特别设计的产品，我们认为多摄并不限制于后置摄像头。
如同前言所述，在过去的十多年里，很长一段时间，厂商一直在努力提升手机像素，甚至在前几代iPhone 发售时，主流机型的摄像头还徘徊在200万像素、500万像素。
其中很大的制约因素和今天无异—受制于移动影像传感器的技术进展，高质量传感器无法整合小型化。
同时，在iPhone 诞生之前，智能手机并非市面上的主流，尽管102019年1月一些手机更注重自拍功能，拥有多个前置摄像头，也是多摄手机发展的一个方向。
当时的热门产品已经具备拍照、音乐、游戏、观看视频等功能，但手机内部的整合度远不及今天的智能手机，更没有当下SoC 中基本配备的ISP 、DSP 以及相应的软件算法。
此外，照片在手机间的共享也是依托于蓝牙、彩信等旧手段，或是通过数据线连至电脑。
当时的手机拍照仅仅是字面上的意义，不用谈更多的细节，更不用提色彩、宽容度、暗光、夜景。
能够暴力提升手机照片质量的手段只有提升像素，而消费者也因此产生了错误的认知，认为拍照能力的高低等同于像素的变化。
手机外置镜头测评
手机外置镜头测评随着手机摄影的普及，越来越多的人开始关注手机摄影的质量和效果。
为了满足用户对高质量摄影的需求，手机外置镜头应运而生。
手机外置镜头是一种可以通过连接到手机摄像头的外部设备，以提高手机摄影效果的工具。
在市场上，有各种各样的手机外置镜头，包括广角镜头、望远镜头、微距镜头等。
这些外置镜头可以帮助用户扩大拍摄范围、增加景深、捕捉微小细节等，从而提高手机摄影的质量和多样性。
在本次测评中，我们将对几款市场上比较受欢迎的手机外置镜头进行评测，包括Moment广角镜头、Olloclip望远镜头和Aukey微距镜头。
我们将从镜头的质量、使用体验、拍摄效果等方面进行评测，希望能够为用户选择手机外置镜头提供一些参考。
首先，我们来看看Moment广角镜头。
Moment是一家知名的手机镜头制造商，其广角镜头以其优质的镜片和精密的制造工艺而闻名。
在实际使用中，我们发现Moment广角镜头的镜片表现出色，色彩饱满，细节丰富，没有明显的畸变和色散现象。
此外，Moment广角镜头的外观设计也非常精致，采用了金属材质，手感舒适，操作方便。
在拍摄效果方面，Moment广角镜头可以有效地扩大拍摄范围，捕捉更多的景物，同时保持了良好的景深和透视效果。
总的来说，Moment广角镜头在镜片质量、外观设计和拍摄效果方面都表现出色，是一款非常值得推荐的手机外置镜头。
接下来，我们来看看Olloclip望远镜头。
Olloclip是另一家知名的手机镜头制造商，其望远镜头以其便携性和多功能性而受到用户的青睐。
在实际使用中，我们发现Olloclip望远镜头的镜片质量也非常不错，色彩饱满，细节丰富，没有明显的畸变和色散现象。
此外，Olloclip望远镜头采用了可拆卸式设计，可以方便地更换不同倍率的镜头，满足用户不同的拍摄需求。
在拍摄效果方面，Olloclip望远镜头可以将远处的景物拉近，捕捉更多的细节，同时保持了良好的清晰度和锐利度。
总的来说，Olloclip望远镜头在便携性、多功能性和拍摄效果方面都表现出色，是一款非常实用的手机外置镜头。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
文章编号:100222082(2008)0520767205200万像素手机摄像镜头的设计黄 城,温同强,路建华,陈婷婷,丁桂林(江苏大学机械工程学院,江苏镇江212013)摘 要: 为了适用手机这一特殊领域对微型化和简单化的摄像镜头的需要,在传统球面玻璃镜片基础上结合非球面透镜理论,运用COD E V 优化出一个用于可见波段且生产成本低廉的三镜片定焦摄像镜头系统。
该镜头总长度小于5mm ,并且有着很好的成像效果。
为了结构紧凑并且能最大限度地降低生产成本,在结构设计中采用球面的玻璃镜片和非球面的塑料镜片,镜头的适应像素尺寸是2.52Λm ×2.52Λm ,相应的尼奎斯特频率是196条 mm ,相关的调制传输函数值在尼奎斯特频率的1 2时达到40%,所成像面的球差控制在-0.05mm ～0.05mm 之内,最大畸变小于0.17%。
该镜头可满足手机摄像镜头200万像素的要求。
关键词: 光学设计;定焦系统;聚烯烃塑料镜;200万像素中图分类号:TN 942.2;TB 851.1 文献标志码:AD esign of two -m ega -p ixel m ob ile phone cam era len sHUAN G Cheng ,W EN Tong 2qiang ,LU J ian 2hua ,CH EN T ing 2ting ,D I N G Gu i 2lin(Schoo l of M echanical Engineering ,J iangsu U niversity ,Zhenjiang 212013,Ch ina )Abstract :B ased on the conven ti onal spherical glass len s and the aspherical len s p rinci p le ,a low co st and fixed 2focu s len s system is designed w ith the op tical system design softw are COD E V to m eet the requ irem en t of the m ob ile comm un icati on on m in iatu rizati on and si m p lificati on cam era len ses .T he to tal length of the len s system is less than 5mm and it has excellen t i m aging p erfo r m ance .A n asp herical len s m ade of po lyo lefin 2p lastic is u sed to reduce the size and save p roducti on co st .T he p ixel size of the len s is 2.52Λm ×2.52Λm ,the co rresponding N yqu ist frequency is 196lines mm ,the relative reso lu ti on perfo r m ance (m odu lati on tran sfer functi on )of the design can reach 40%at half of N yqu ist frequency ,the spherical aberrati on of th is len s is betw een -0.05mm and 0.05mm ,and the m ax i m al disto rti on is less than 0.17%.T hecom pact ,low 2co st ,h igh 2p recisi on and m in iatu re len s can m eet the requ irem en t of the tw o 2m egap ixels .Key words :op tic design ;fixed 2focu s system ;po lyo lefin 2p lastic len s ;tw o 2m ega 2p ixel引言随着社会的进步,人们越来越期望随身携带的手机拥有更多的功能。
在手机上安装摄像镜头能随时记录美好时刻,更是继音乐功能之后人们最希望手机拥有的功能之一。
但是,由于手机本身的厚度有限,在本身不足2c m 的厚度上除了安装手机一般必需的部件外还要安装镜头系统部分、图片信息储存部分、信息转换部分、信息收发部分等,足见对摄像部分的要求是微型化的。
正因为这样,手机摄像的很多功能到目前为止不如数码相机。
这里的结构是适合内置在手机里的摄像镜头结构。
对摄像镜头的设计从使用传统的球面玻璃镜收稿日期:2007211227; 修回日期:2007212204作者简介:黄城(1981-),男,河南信阳人,硕士研究生,主要从事光学系统设计研究。
E 2m ail :huangcheng 0830@第29卷第5期2008年9月 应用光学Journal of A pp lied Op tics V o l .29N o.5Sep.2008片到使用价格低廉的球面塑料镜片,再到使用非球面镜片,这些都是为了不同的需要而改变镜头结构。
自1983年第一款便携移动电话出现以来,不断有人优化镜头结构系统以便适用在手机上,他们的成果很多,但就其申请的专利中发现每个人提出的结构都存在或多或少的未考虑到的问题。
摄像镜头用在手机上是摄像镜头微型化的典范。
要真正实现手机的摄像功能要考虑的问题很多,但是见到的专利中都没有提到像素问题,而本文在手机定焦镜头系统结构的设计中不仅仅要求成像效果要好,还应该满足人们对百万以上像素的要求。
另外,根据找到的可适用于手机上的定焦摄像镜头的结构显示,最理想的手机定焦摄像镜头应该是三镜片加滤波片结构,这样的镜头结构无论是从价格方面,还是从抵抗环境影响方面更适用于一般大众化的手机。
本文设计的结构中运用了非球面的聚烯烃塑料镜片[1],其目的也是为了简化系统结构的同时降低成本。
1 镜头系统结构的主要技术指标这个结构所满足的主要技术指标[223]见表1。
表1 镜头的主要技术指标Table 1 Pr i m ary qualif ication s of structure项目名称指 标解析度1200×1600有效像素(200万像素)像素(像元)大小2.52Λm ×2.52Λm像面大小3.56mm ×3.56mm (对角线5mm )有效焦距3.214mm 畸变<0.2%孔径比F #1 2.8M TF49lp mm 处>0.75;147lp mm 处>0.25渐晕角落相对照度>66%波段范围435.8nm ;546.1nm ;656.3nm 主波长546.1nm2 选择初始模型从已设计的适用于手机上的镜头系统结构[426]可以总结出:所用镜片个数大于3的系统结构,虽然像差在很小的范围而且焦长及结构总长都符合要求,但成本比三镜片的高,结构相对比较繁;所用的镜片个数小于3的系统结构,当焦长及结构总长都符合要求时,各种像差不满足要求,而且所用镜片都是非球面玻璃镜片,成本价比本文设计的结构要高。
若所用的镜片都是非球面塑料镜片时像面不稳定,所以我们认为当今最合适批量生产并成像质量好的结构该是三镜片结构系统,既视场角在60°左右,整个镜头长度<5mm ,1个球面玻璃镜片,2个塑料非球面镜片的结构。
因此这里就以Yong 2Joo Jo 的三镜片结构系统作为初始模型结构。
图1是Yong 2Joo Jo 等人为了提高透镜系统的效果而提出的结构[5]。
这个透镜系统包括3个塑料非球面镜片,折射率都是1.53,非球面系数最高是12阶只出现在第三镜片上,其他镜片的最高阶非球面系数是10阶。
光圈安装在第一、二镜之间,有红外滤波片,其折射率是1.51。
图1 二维结构图F ig .1 Planar structure镜头的焦长是4.2mm ,F n 为2.8,视场角是62°,镜片的最大厚度1.207942mm ,最小厚度0.895907mm 。
成像质量如图2和图3所示。
球面像差-0.1mm ～0.1mm ,畸变-2%～2%,像散-0.5mm ～0.5mm 。
图2 球差和畸变曲线图F ig .2 Curves of spher ical aberration and distortion这个系统中镜片厚度都是比较理想的,视场角大,焦长短,镜头总长度5.4mm ,满足安装在手机上的要求,虽然都是塑料镜片但折射率都是1.53属于正常的折射率要求,但塑料镜片的折射率随环境的影响很大,而在本专利中没有考虑这一点。
这个镜头没有说明其具体应用于多大像素的镜头结构问题。
・867・应用光学 2008,29(5) 黄 城,等:200万像素手机摄像镜头的设计图3 像散F ig.3 Curves of astig matis m 因为初模都是三镜片结构,所以我们不需要再去删除多余的镜片。
首先是改变三镜片的折射率,统一都改选折射率为1.5318的镜片,改变滤波片的厚度为0.3mm;其次,改变镜头系统的有效焦长、孔径比及镜头总长;最后是改变镜片的厚度、曲率半径及镜片间的空气间距。
3 最终镜头系统结构虽然系统的镜片数比较少,但成像的质量并没有降低。
由于使用了偶次非球面的缘故使各种像差的变化范围反而缩小了,也就是说成像质量得到了较大的改善[728]。
最终得到的镜头系统结构中,第一镜片是玻璃镜片,第二、三镜片是塑料镜片,光栅安装在第一、二镜片之间,滤波片安装在第三镜片与像面之间。
镜头有效焦长是3.214mm,最大孔径比F n为2.8,视场角2Ξ=58°,后焦长0.345mm,镜头系统的总长度是4.25mm,像面的大小为3.56mm×3.56mm。
玻璃镜片的轴向厚度最大是1.2mm;第二个塑料镜片的轴向厚度最小是0.72mm。
这个镜头中使用了非球面,非球面是指表面各点的半径都不相同的曲面,偶次非球面[9]满足等式Z=cr21+1-(1+k)c2r2+A r4+B r6+C r8+ D r10+E r12+…式中:c=1 R,R为非球面顶点的曲率半径;k为二次曲面常量;A为镜片表面的4阶非球面系数; B为镜片表面的6阶非球面系数;C为镜片表面的8阶非球面系数;D为镜片表面的10阶非球面系数;E为镜片表面的12阶非球面系数;省略号表示还有很多高级非球面系数没有一一列出。