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1300万像素折衍混合手机镜头设计

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摘要手机镜头行业正处于高速发展阶段，市场规模和需求不断扩大。

随着市场对高像素手机镜头的需求越来越多，各种高像素的设计也应运而生。

论文概述了手机镜头的结构原理及手机镜头镀膜方法，讨论了非球面的加工方法及塑料非球面的优缺点和分类。

重点讨论了衍射光学元件的成像特性及加工方法，并利用光学设计软件ZEMAX设计出一款1300像素折衍混合式手机镜头。

镜头焦距为2.2mm，全视场角70°，F数为2.2，系统总长小于6.7mm。

对其进行优化及公差分析，优化后在223lp/mm处0.7视场内MTF 值均大于0.36，在446lp/mm处0.7视场内MTF值接近于0.2，相对畸变小于1%，最终得到的设计结果结构合理、像质优良。

关键词：光学设计手机镜头衍射光学元件 1300万像素；ABSTRACTThe development of mobile phone camera industry is in the rapid development stage, the market size and demand continues to expand.With the market demand for high pixel mobile phone more and more, a variety of high pixel design also came into being.In this paper, the structure principle and the method of cell phone lens coating are summarized, and the advantages and disadvantages of the method and the classification of the aspheric surface are discussed.The imaging characteristics and processing methods of diffractive optical elements are discussed, And the use of optical design software ZEMAX to design a 1300 pixel folding hybrid mobile phone camera.The focal length is 2.2mm, the full field of view is 70, the F number is 2.2, the total length of the system is less than 6.7mm.Optimization and tolerance analysis,After optimization,MTF value of 0.7 fields >0.36 at 233lp/mm, and MTF value of 0.7 fields close to 0.2 at 446lp/mm, the relative distortion less than 1%, The structure of the final design is reasonable and the quality is good.Key words: optical design Mobile Phone Lens diffraction optical element 13 mega- pixel目录摘要ABSTRACT目录第一章绪论 (1)1.1手机镜头的发展现状 (1)1.2研究的目的和意义 (4)1.3本论文的主要研究内容 (4)第二章手机镜头结构原理及镜头材料 (5)2.1手机镜头的结构及基本原理 (5)2.2手机镜头与数码相机的区别 (6)2.3非球面及非球面加工 (7)2.4光学塑料非球面 (10)第三章衍射光学元件（DOE） (13)3.1 DOE的位相分布 (13)3.2 DOE的光焦度 (13)3.3 DOE的色散特性 (14)3.4 DOE的部分色散特性 (14)3.5 DOE的温度特性 (15)3.6 DOE衍射效率 (16)3.7单层衍射光学元件 (17)3.8多层衍射光学元件 (18)3.9衍射元件的加工制造 (20)第四章 1300万像素折衍混合式手机镜头的设计 (23)4.1 感光元件的选取 (23)4.2 镜头设计指标 (24)4.3 设计思路 (24)4.4 衍射面在设计中的作用 (32)4.5公差分析 (34)第五章手机镜头的镀膜与检测 (37)5.1镜头镀膜的作用 (37)5.2光学薄膜的制备技术 (37)5.3手机镜头的检测 (39)第六章总结与展望 (41)致谢 ........................................................................ 错误！未定义书签。

参考文献. (42)第一章绪论1.1手机镜头的发展现状自从拍照功能加入到手机功能当中，由于手机比较便携的优势使得手机照相功能越来越受到重视，也因此使手机镜头的研发得到了飞速发展，早在2010年带有高像素的手机镜头已经在市场普及,其优秀的拍照效果使得手机照相更加流行，至今手机镜头虽不能取代相机,但在数码市场上却成为相机的有力竞争者。

手机相机模组一般由镜头、固定器、红外滤光片、感光元件、软板五个部分组成[1-3]。

图1.1 手机镜头模组结构示意图我们知道，镜头是相机的重要组成部分，然而也是技术难度最高的，当然也是利润最大的部分。

智能手机的高清晰度及其功能效果更能在同类行业里形成明显的价格优势,更有一些手机领导品牌对拍照功能的优势进行品牌效应的手段,更使得手机镜头迅速发展。

镜头行业在近些年得到了飞速的发展，是因为随着科技的发展，移动终端的发展已经普遍存在于我们的生活中了。

现如今人们对手机的需求量越来越大而且随着手机与电脑的高速发展，摄像头在两者的应用需求量也急剧增加。

我们知道现在的手机一般都是前置摄像头与后置摄像头的双镜头模式。

另外,镜头的像素越来越高体积越来越小，轻薄化的设计使镜头市场成为热点。

自照相功能在手机上得以应用，手机镜头的发展便日趋激烈，随着10多年的发展我们不难发现手机像素正不断提升。

2000年11月，J-Phone联合夏普推出了全球第一款支持拍摄功能的手机J-SH04。

这款手能够拍摄最大分辨率为355*288的照片，这个手机的诞生也见证了照相手机飞速发展的开始，虽然像素在现在看来非常低，但仍是一个突破。

图1.2 夏普J-SH53世界上第一款百万像素CDMA手机是夏普制造的J-SH53。

这款手机能够达到百万像素证明了夏普手机镜头在当时的领军地位。

但随后在2003年是卡西欧发布了世界上第一款200万像素拍照手机－A5403CA，采用内置CCD的方式。

在2003年到2004年的一年时间里各个手机制造商纷纷推出带有百万像素镜头的手机，直至2005年由索尼爱立信公司推出的K750i带来了技术上的真正革新。

拥有200 万像素的传感器，并首次集成了自动对焦系统，这个设计使手机镜头的照相清晰度直逼相机镜头。

图1.3 率先搭载自动对焦镜头的索尼爱立信K750i到了07年诺基亚推出了拥有500万像素的N95机型，这款手机可谓是智能手机的里程碑，然而随着苹果推出了众所周知的iPhone4手机的拍照功能已完全可以取代相机，这款拥有500 万像素的可以通过iSight传感器拍摄出更为清晰的画面，并且利于IOS平台使所得照片进行美工。

这同时也激励了其他大公司的发展，三星，诺基亚都不甘示弱纷纷推出800万像素为主的手机。

如今手机镜头发展到拥有更好成像质量且趋于轻薄的结构以满足人们的需要。

手机拍照功能的发展速度飞快，在2013年的时候800万像素的手机已经占据大部分市场；而到了2014年，一些中端产品都能达到1080P屏、1300万像素镜头了，苹果诞生了iPhone5虽然只采用了800万像素的设计仍在激烈竞争中占有一席之地。

2014 年手机厂商推出的大部分手机都以达到1300万像素，想必2015年高像素的手机就会得到普及。

如今制造手机的各个大厂商都相继推出了拥有1300万像素的高端机型。

如三星GALAXY Note 3、LG G2、诺基亚1520、SNOY L36H 等等。

而国内，小米、联想、魅族、华为等也不甘示弱纷纷推出小米4、联想VIBE Z、魅族MX4 、华为mate7等产品。

图1.4 iPhone5与华为Mate7图1.5 目前手机市场形势另外封装技术的革新也是不可忽视的，COB的封装方式已经取代了传统的CSP形式的模组，而flip Chip封装技术则被应用于一些更高端的机型。

iPhone5采用的了Flip Chip封装技术。

利用该技术可使手机的厚度大大减小，从而使手机变得更轻薄。

而在滤光片的选择方面则利用蓝玻璃滤光片代替了传统滤光片并在iPhone中得到运用。

滤光片的作用尤为重要,索爱、华为、魅族等品牌都逐步开始使用蓝色滤光片[4-5]。

手机镜头作为微镜头行业的代表已经开始向轻薄化,高解析度,自动调焦,光学防抖的大方向不断前进。

图1.6 Flip Chip封装技术1.2研究的目的和意义随着手机镜头加工工艺的不断完善,感光元件的不断升级，图像处理技术的不断革新，高像素的手机镜头以完全取代了低端的手机镜头，像素的不断升级到目前为止已有所放缓，如果想要在市场上占有一席之地就需要在结构上更简洁，像质上更清晰，价格上更低廉，提高产品的竞争力。

所以本次设计基于目前市场1300万像素镜头的标准的基础上,设计出一款结构简单、相对照度合理,成像质量优秀，且符合加工工艺的手机镜头。

1.3本论文的主要研究内容第一章主要介绍手机镜头的发展过程从最初的仅仅十万像素发展为今天的千万像素，另外指出了论文研究的目的及意义。

第二章主要介绍了手机镜头工作的基本原理，手机镜头与相机镜头存在的区别，镜头材料选用塑料非球面，简单介绍了非球面的特点及加工方法，以及光学塑料材料种类和特性。

第三章主要介绍了衍射光学元件成像特性，对多层衍射元件做简单介绍，并查阅一些衍射元件的加工制造技术。

第四章主要明确镜头设计指标，介绍了现在应用的主流光学传感器，并通过ZEMAX 软件,设计了一款四片式1300万像素的折衍混合式手机镜头,并完成了优化和像质评价分析。

进行公差分析第五章简单介绍手机镜头的镀膜及检测。

第六章对论文进行了简要的总结。

第二章手机镜头结构原理及镜头材料2.1手机镜头的结构及基本原理手机摄像头由软板、感光元件、红外滤光片、固定器、镜头组等部件组成。

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OPPO_Find_N3_次世代CMOS_大折叠影像天花板

OPPO_Find_N3_次世代CMOS_大折叠影像天花板

■秦红兵折叠屏手机历经5年沉浮，由曾经的“傻大黑粗”进化到了如今能够媲美直板机的轻薄全能。

在近两年智能手机市场整体表现低迷的大环境下，折叠屏手机凭借着创新的形态、差异化的体验，在高端市场中持续保持逆势增长。

尤其是2023年，折叠屏赛道格外火热，各大手机厂商卷上加卷，在技术和功能上不断迭代创新。

不过折叠屏往往绕不开一道坎，就是要轻薄还是要堆料，如果要在厚度重量上突破，那势必是要删减掉一些功能，比如屏幕素质、充电续航和影像体验等，鱼和熊掌不可兼得。

更专业更相机质感辨识度全拉满纵观当下折叠屏可以发现，Find N3的机身设计绝对是独树一帜，毕竟如此硕大的镜头模组还是首次登陆折叠屏。

Find N3延续了Find X6系列的旗舰影像符号—环宇设计，3颗摄像头呈环形排列，紧凑且统一。

镜圈的外侧则是带有光影纹理的专业影像铭文和经典哈苏印记，微微旋转即可感受环宇间的光影流动。

在影像模组与后盖之间也有着一层名为「浮光云环」的凝光叠层，提供更具深度的视觉体验，同时实现视觉的削薄处理。

3层环形设计环环相扣，进一步丰富了机身的层次感，远看是手机，近看更像一台相机，提升辨识度的同时，各种专业相机元素也更强调了专业旗舰影像的属性。

轻薄硬朗手感不将就Find N3不仅提升了机身强度和寿命，也实现了重量减轻，素皮版重量低至239g，玻璃版的重量控制在了245g（加上原厂膜实测为248g），与同类大折叠相比还要更轻一丢丢，折叠状态11.7mm，展开状态5.8mm，算是大折叠的正常水平。

而且重量分配把握得很均匀，即使是大镜头也不会出现头重脚轻的情况，方正的铝合金中框手感更偏硬朗一些，加上低曲率的边缘过渡，即使长时间握持也不会觉得硌手。

内外双钻石屏，更大更清更亮更护眼来到正面，这次的Find N3一改之前小胖墩的形象，屏幕更大分辨率更高，且双屏幕素质没有阉割，内屏升级为7.8英寸，分辨率为2440pixel×2668pixel，外屏升级为6.3英寸，分辨率为2484pixel×1116pixel，20∶9的屏幕比例。

稳住，微云台来了vivo X50 Pro

稳住，微云台来了vivo X50 Pro

稳住，微云台来了vivo X50 Pro 作者：***来源：《微型计算机》2020年第13期非“重磅”，但足够好看一听到云台，你可能会想到手持稳定器，会想到三脚架，而内置微云台的vivoX50Pro会不会长着一只“独臂”，还是背部凸出像奥利奥饼干的模组？都不对，vivoX50Pro的体形并不“胖”，甚至可以说很轻薄，机身厚度8.04mm，重量仅有181.5g，加上正反面的3D设计，无论握感还是视觉上都有出色的体验。

延续自X系列的雅致设计，vivoX50Pro提供了“液氧”“黑镜”两种配色，我们手中的这款液氧配色，运用了AG磨砂工艺的后盖握感温润，马卡龙蓝的机身看上去安静舒适，在光线的折射下还会显出金色的光泽，像是夕阳西下的金色余晖，让人一眼就会喜欢上。

为了达成轻薄的机身设计，vivoX50Pro在后置影像模块上加入了“双色云阶设计”。

和常见的矩阵、圆形排列不同，vivoX50Pro的后置影像模块像两层平整的台阶，并以黑色和机身同色划分开来。

4枚摄像头也因此被划分为“3+1”两部分，微云台主摄、人像镜头和超广角摄像头被放在最上面一层，潜望式长焦镜头则放置在第二层级。

非对称布局的4枚摄像头并没有丝毫的凌乱，反而因“双色云阶设计”呈现出层次感和秩序感，更是巧妙地化解了摄像头模块凸起造成的臃肿，即便是强迫症用户也会感到很舒适。

vivoX50Pro还带来了曲面屏设计，采用AMOLED柔性曲面屏。

和vivoNEX3的“瀑布屏”不同，vivoX50Pro屏幕的曲面部分相对较窄，曲率相对较小一些，在日常使用中不容易出现误触，同时又保证了良好的握持手感。

再加上COP封装技术，vivoX50Pro的屏幕比达到92.6%，点亮屏幕后可以看到屏幕的边框很窄，在看电影时有不错的沉浸感。

屏幕显示方面，这块6.56英寸的屏幕支持DCI-P3广色域，对比度高达6000000∶1，局部峰值亮度达到1300nit，支持HDR10+的高动态范围图像显示。

超广角非球面手机镜头设计

超广角非球面手机镜头设计

工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald81DOI：10.16660/ki.1674-098X.2020.09.081超广角非球面手机镜头设计陶郅(福建新大陆自动识别有限公司 福建福州 350007)摘 要：目前市场上手机镜头的功能呈现多元化，为满足市场上对超广角手机镜头的需求，使用光学仿真软件，基于塑料非球面，设计了一款1/3.06英寸，1300万像素的超广角非球面手机镜头。

该设计的焦距为2.13mm，F数为2.4，视场角为110.6°，全视场在250lp/mm的调制传递函数（MTF ）大于0.24，畸变小于2.6%，相对照度大于46%，成像质量良好。

经过公差分析，满足生产要求。

关键词：光学设计 非球面 超广角 手机镜头中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2020)03(c)-0081-022003年夏普公司研发了第一款百万像素的拍照手机。

2006年，三星公司推出了一款拥有1000万像素摄像头的手机[1]。

随着芯片集成度不断提高，在相同尺寸的CMOS上，获得了越来越高的分辨率。

同时，传统光学的加工技术水平的不断提高，光学镜头的性能实现了大幅度的上升。

此外，人们使用手机拍照的场景越来越复杂，对镜头的性能提出了更高的要求。

特别是近几年，各大主流手机厂商都推出的拥有广角、甚至超广角拍照功能的手机。

综上所述，文章基于非球面镜片设计了一款超广角手机镜头。

1 光学设计1.1 材料的选择光学塑料是一种透明的非晶体有机高分子聚合物，由单分子聚合而成[2]。

塑料零件具有以下优点：(1)透光性好；(2)质量轻，耐冲击强度高；(3)成本低，利于大量生产；(4)能够满足特殊的设计要求，如非球面透镜[3]。

1.2 设计指标本文使用Omnivision公司的一款1/3.06英寸的CMOS，其型号为OV13885。

CMOS的重要技术参数如表1所示。

内置式高像素折衍混合式手机镜头的设计

内置式高像素折衍混合式手机镜头的设计

第28卷第l期2012年1月苏州大学学报(自然科学版】J O U R N A L O F SO O C H0w U N I V E R Sr r Y(N A T U R A L s C IE N C E ED m0N)V01．28N o．1J an．2012内置式高像素折衍混合式手机镜头的设计王小羊1”，沈为民1(1．苏州大学现代光学与技术研究所，江苏苏州215000；2泰州师范高等专科学校，江苏泰州225300)摘要：研究折／衍混合式手机镜头光学系统设计，将衍射元件用于手机镜头可简化结构、减轻重量、提高性价比和成像质量．优化设计的镜头由三片光学塑料非球面透镜和一片红外滤光片组成，第一片透镜的后表面为二元衍射面，镜头的F数为2．85，总长为5．512m m，全视场角为60。

，其成像质量好，在奈奎斯特频率处(285l p／m m)调制传递函数(M TF)值在0．7和0．5视场内分别高于O．3和O．5，相对畸变小于1％．关键词：手机镜头；光学设计；折／衍混合；像差校正中图分类号：文献标识码：A文章编号：1000—2073(2012)O l—0064—08O pt i cal desi gn of bui l t-i n hi gl I m ega pi xel hyb—d m obi l e phone l ensW ang X i aoyan91”，S hen W ei m i nl(1M ode陆0m i c3Tech肿l o盯I ns t l tut e of S00chD w un i V er8i I y，S uzho u215006，chi n82．T8油0u T each嚆Col l ege，T撕zho u225300，chi矾)A bst r act：O pt i cal des培n of a m ob i l e phonec锄er as l e ns w i t h hybr i d r e矗act!i ve-di日hct i V e st r uct ur e isi nves ti gated；n蛐s pap er．D i f fhel i on sudl ac e w i t hi n s ueh l e ns is of gr ea￡us e f or i ts s虹uct ur e si m pl i n—ca t i on，i t8w ei ght r educt i on，and it s pe d'onn衄ce—t0一cos t r at i o and i m ag i ng qual i t y i m pr oV em ent．T heopt i m i zed l e ns com p os es0f t hr e e pi e ces of aspher i c pl ast i c l ens e s and a pi e ce of i I l f hr e d f i l t e r．A ndt he back surf ac e of t he6r st pi e ce i s bi nary di f fhe t i on suI fac e．1t s F—num ber，opt i c8l t0￡a1l en寥}l，and f ull Fi el d of V i e w(FO V)i s2．85，5．512m m，and60degr ees，阳s pect i v el y．I t h as exce l I enti m ag i ng qual i t y and it s M odul at i on Tra nsf er Funct i on(M T F)V al ues at t he N yqui st spat i al f记quen cy285l p／m m of focal pl a ne ar r ay新t hi n it s O．7and O．5F O V ar e r e spect i V el y hi g量ler t han O．3and0．5．I ts r el a t i V e di s t or t i on i s l ess t h an on e per ce nt．K ey w or d s：m ob i l e pho ne cam e r a l e ns；opt i ca l des i gn；r ef}a ct i V e-di f fhct i V e hybr i d；abem t i on co卜r ec60n0引言可拍照手机镜头的像素不断提高，从最初的l O万像素到目前的1200万像素，早期的手机镜头大多采用球面玻璃透镜，存在着使用的镜片多，视场角小，体积大，重量重等不足．如专利[1]手机镜头共使用4片球面玻璃镜片，其焦距和F数分别为10m m和4．8，半视场角仅为16．30，而总长达13m m．为了克服这些问题，当前许多手机镜头采用非球面透镜，如文献[2]设计的500万像素手机镜头，采用4片全塑料非球面透镜，镜头的F数为2．85，视场角为60。