800万像素的手机镜头设计毕业论文
2021-08-21 09:08
摘 要
本文借助光学设计软件ZEMAX设计一款800万像素的手机镜头。目前手机市场相当火热，为满足市场需求，本文主要利用所学的光学设计相关的知识设计一款目前市场覆盖面最为广泛的800万手机相机。首先仔细的介绍了初始结构的主要设计过程，其中包括对ZEMAX光学设计软件使用方法介绍和基本操作讲解，然后对其成像的球差、彗差、像散、场曲、畸变和色差进行分析，并利用ZEMAX光学设计软件系统自带的优化功能进行优化，最终设计出一款符合工业生产标准的高像素高成像质量的手机镜头，得出该镜头的各种详细数据。该镜头由一个光学玻璃材质的标准球面透镜和三个光学塑料材质的非球面透镜以及一块保护玻璃组成。各透镜的中心到边缘厚度均在0.3mm以上。场曲控制在0.1%以内，畸变控制在2%以内。其视场角为2ω=60º，光圈值为2.85，总长度小于7.5mm，后焦距大于0.45mm。
关键词：光学设计；800万像素；ZEMAX；手机镜头
Abstract
In this paper, using optical design software ZEMAX,a 8 million pixel mobile phone imaging lens system was designed. The current mobile phone market is very hot, in order to meet the market demand, this paper mainly studies the use of optical design knowledge to design a current market coverage of the most widely used 8 million mobile phone camera, first carefully introduces the main design process of the initial structure, including the use of optical design software ZEMAX is introduced and the basic operation explanation, optimization then the function of imaging of the spherical aberration, coma, astigmatism, field curvature, distortion and chromatic aberration is analyzed with using ZEMAX optical design software system is optimized, the final design of mobile phone lens with a standard production industry high pixel image quality, with all kinds of data that the lens. The lens is composed of a standard spherical lens with an optical glass material and a non spherical lens with three optical plastic materials and a piece of protective glass. The center of each lens to the edge thickness are more than 0.3mm. The field curve is controlled within 0.1%, and the distortion is less than 2%. The viewing angle is 2 degrees =60, the aperture value is 2.85, the total length of less than 7mm, after the focal length is greater than 0.45mm.
Key Words：optical design; 8 million pixels; ZEMAX ; mobile phone lens
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 设计标准 1
1.2 论文主要内容 1
第2章 初始结构的搭建 3
2.1 光学材料的选取 3
2.2 初始结构的选取 3
2.3 熟悉ZEMAX光学设计软件 4
2.4 输入具体数据 6
2.4.1 面型设置 6
2.4.2 曲率半径 7
2.4.3 透镜厚度参数 8
2.1.4 材料数据 8
2.4.5 半口径数据 9
2.4.6 非球面系数 10
2.4.7 设置光阑 11
2.4.8 光圈设置 12
2.4.9 视场设置 12
2.4.10 波长设置 13
2.5 基本优化 14
第3章 成像质量分析 16
3.1 光线像差与光程差 16
3.2 点列图 17
3.3 调制传递函数 18
3.4 场曲与畸变 19
第4章 优化 20
4.1 优化过程 20
4.2 优化结果 21
第5章 结论 25
参考文献 26
附 录 27
致 谢 28
第1章 绪论
近几年以来，手机行业发展非常迅速，几乎每天都有新的手机发布，而发布的每一款手机毫无例外都配备了手机镜头。人们也习惯于用手机镜头来记录生活中的每一个精彩时刻。自从本世纪初诞生的一款11万像素的手机镜，它是由夏普在2001年推出的J-SH04手机[1]。2007年，智能手机开始出现，搭载有手机镜头是智能手机的标准配备，自从苹果公司CEO乔布斯发布了苹果智能手机iPhone3GS后，备受广大用户的追捧。谷歌公司的安卓系列手机也迅速跟上，此后智能手机的发展成指数增长。经过几年的发展，到现在智能手机已经差不多完全取代了传统手机的市场。而作为智能手机的标准配备，有人统计，由于用户的需求带有镜头的手机已经占有18-30岁手机用户市场的96%[2]。手机镜头的像素也从刚开始的11万像素慢慢发展，从30万、150万,再提升至300万、500万乃至800万,到2013年,国内800万像素的手机镜头配置已经覆盖大部分智能手机。到2016年，普遍都是百万千万级别，你甚至可以在市场上买到一款5000万像素级别的手机。作为智能手机行业的引领者，苹果公司在最近的几款畅销旗舰机上却都是配备的800万像素的手机镜头。但是在其与其他千万级别像素手机进行对比评测时，其画质丝毫不落下风，甚至还超越了后者。可见，手机画质并不是一味的和像素大小成正比，有很多因素都会影响手机镜头的拍照质量。所以本次设计将要利用ZEMAX光学设计软件设计一款800万像素的手机镜头，并对其进行优化，使其总体结构符合工业生产标准，并有高质量的成像。
1.1 设计标准
本次设计将使用ZEMAX光学设计软件设计一款800万手机镜头，其镜头需要达到预期规格以及设计要求的具体参数如表1.1所示。
表1.1 镜头的主要规格
