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光行天下 -> ZEMAX,OpticStudio -> Ansys Zemax | 手機(jī)鏡頭設(shè)計(jì) - 第 1 部分：光學(xué)設(shè)計(jì) [點(diǎn)此返回論壇查看本帖完整版本]

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ueotek

2023-08-16 16:11

Ansys Zemax | 手機(jī)鏡頭設(shè)計(jì) - 第 1 部分：光學(xué)設(shè)計(jì)

本文是 3 篇系列文章的一部分，該系列文章將討論智能手機(jī)鏡頭模組設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)，從概念、設(shè)計(jì)到制造和結(jié)構(gòu)變形的分析。本文是三部分系列的第一部分，將專注于OpticStudio中鏡頭模組的設(shè)計(jì)、分析和可制造性評(píng)估。（聯(lián)系我們獲取文章附件）

簡介

智能手機(jī)已成為我們?nèi)粘Ｉ畹闹匾M成部分，并包含大量高科技光學(xué)系統(tǒng)，以滿足對(duì)出色成像性能的需求。大多數(shù)智能手機(jī)在有限的空間內(nèi)安裝了多個(gè)復(fù)雜且低成本的相機(jī)單元。這對(duì)設(shè)計(jì)師和制造商都提出了挑戰(zhàn)。注塑成型的塑料透鏡需要精確的裝配，確保每個(gè)模塊在安裝時(shí)都可正常工作。

手機(jī)鏡頭規(guī)格

手機(jī)鏡頭是小型相機(jī)，這意味著在設(shè)計(jì)的時(shí)候要最大限度地減少它們?cè)谑謾C(jī)中占用的空間。它們重量輕，可在低F#下捕獲高質(zhì)量圖像。手機(jī)鏡頭的通常規(guī)格是一個(gè)非常短的系統(tǒng)（總長（TOTR）0.2/0.25（這是由探測器像素的大小決定的），系統(tǒng)將具有大視場角和快F#。
讓我們看一個(gè)來自專利（1）的手機(jī)鏡頭的例子：

[attachment=119566]
· 快 F/2.0
· 有效焦距f：@2.4mm艾里斑半徑=1.22λf#≈1.22μm
· 全視場角=95度
· 像素尺寸=2.5μm。像素大小接近Airy斑大小。根據(jù)定義，奈奎斯特頻率是2個(gè)像素作為一個(gè)周期。對(duì)于2.5μm的像素尺寸，它的一個(gè)周期是5.0μm，因此對(duì)應(yīng)的奈奎斯特頻率為200線對(duì)/毫米。奈奎斯特頻率下大于20%的MTF是可接受圖像質(zhì)量的典型最小對(duì)比度。
· 傳感器1280 x 720像素。這是1MP（百萬像素）。盡管就現(xiàn)代智能手機(jī)相機(jī)的分辨率而言，它不是頂級(jí)的（當(dāng)前的智能手機(jī)鏡頭可能使用12MP左右），但它仍然可用于監(jiān)控和其他小型光學(xué)應(yīng)用。此外，這里主要介紹與現(xiàn)代智能手機(jī)光學(xué)等應(yīng)用相關(guān)的概念和方法。
· 半對(duì)角線圖像高度：2-2.7mm
· 短 TOTR=4.8mm

手機(jī)鏡頭通常使用擴(kuò)展偶次或Q型非球面來滿足這些規(guī)格。