低成本高变倍光学变焦手机摄像镜头设计

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1、激光与光电子学进展４８，１２２２０２（２０１１）Ｌａｓｅｒ＆ＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＰｒｏｇｒｅｓｓ○Ｃ２０１１《中国激光》杂志社低成本高变倍光学变焦手机摄像镜头设计王海燕１１２１１苗华宋玉龙于远航黄芳１长春理工大学现代光学测试技术研究室，吉林长春１３００２２（２中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１３００２２）摘要为了满足市场对低成本、高变焦比光学变焦手机摄像镜头的需求，采用三运动组份变焦核结构型式，选用优质光学塑料非球面透镜与普通光学玻璃球面透镜混合结构，利用计算机辅助设计软件Ｚｅｍａｘ优化镜头系统，设计了一种４．６倍光学变焦、５００万像素（５×１

2、０６ｐｉｘｅｌ）的手机摄像镜头。系统全视场调制传递函数（ＭＴＦ）值在空间频率２０ｌｐ／ｍｍ处大于０．８，广角端及摄远端的ＭＴＦ值在１／２奈奎斯特频率处大部分视场大于０．４ｌｐ／ｍｍ；相对畸变均小于３．２％；全视场广角端处的相对照度大于６７％，摄远端处的相对照度大于８９％，并且变焦曲线平滑。该镜头系统具有分辨率高、制造成本低、变焦比高的优点。关键词光学系统设计；手机摄像镜头；光学变焦；光学塑料中图分类号ＴＮ９４２．２１文献标识码Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＬＯＰ４８．１２２２０２ＤｅｓｉｇｎｏｆＬｏｗＣｏｓｔａｎｄＨｉｇｈＺｏｏｍＲａｔｉｏＯｐｔｉｃａｌＺｏｏｍＣａｍｅｒａ

3、ｆｏｒＭｏｂｉｌｅＰｈｏｎｅ１１２１１ＷａｎｇＨａｉｙａｎＭｉａｏＨｕａＳｏｎｇＹｕｌｏｎｇＹｕＹｕａｎｈａｎｇＨｕａｎｇＦａｎｇ１ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙＯｐｔｉｃａｌＭｅａｓｕｒｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，烄烌ＣｈａｎｇｃｈｕｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，Ｊｉｌｉｎ１３００２２，Ｃｈｉｎａ２ＣｈａｎｇｃｈｕｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓ，ＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，烆Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，Ｊｉｌｉｎ１３００２２，Ｃｈ

4、ｉｎａ烎ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｍｅｅｔｔｈｅｍａｒｋｅｔｄｅｍａｎｄｏｆｏｐｔｉｃａｌｚｏｏｍｃａｍｅｒａｆｏｒｍｏｂｉｌｅｐｈｏｎｅｗｉｔｈｌｏｗｃｏｓｔａｎｄｈｉｇｈｚｏｏｍｒａｔｉｏ，ｔｈｅｚｏｏｍｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｔｈｒｅｅｍｏｖｅｍｅｎｔｇｒｏｕｐｓａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｐｌａｓｔｉｃ－ｇｌａｓｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｒｅｕｓｅｄｔｏ６ｄｅｓｉｇｎａｃａｍｅｒａｌｅｎｓｆｏｒｍｏｂｉｌｅｐｈｏｎｅｗｉｔｈ４．６ｔｉｍｅｓｏｐｔｉｃａｌｚｏｏｍ，ａｎｄ５ｍｅｇａｐｉｘｅｌｓ（５×１０ｐｉｘｅｌ）ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅｚｏｏ

5、ｍｓｙｓｔｅｍｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｗｉｔｈｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄｄｅｓｉｇｎｓｏｆｔｗａｒｅＺｅｍａｘ．Ｉｎｔｈｅｗｈｏｌｅｆｉｅｌｄｏｆｖｉｅｗ（ＦＯＶ），ｔｈｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎｓ（ＭＴＦｓ）ａｔ２０ｌｐ／ｍｍａｒｅｈｉｇｈｅｒｔｈａｎ０．８，ａｎｄｔｈｅＭＴＦｓａｔｈａｌｆＮｙｑｕｉｓｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆＣＭＯＳｉｎｍｏｓｔｐａｒｔｏｆｔｈｅＦＯＶａｒｅｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ０．４ｌｐ／ｍｍａｔｔｈｅｗｉｄｅ－ａｎｇｌｅｅｎｄ（ｓｈｏｒｔｆｏｃｕｓ）ａｎｄｔｈｅｔｅｌｅｐｈｏｔｏｅｎｄ（ｌｏｎｇｆｏｃｕｓ）．Ｔｈｅｒｅ

6、ｌａｔｉｖｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ３．２％．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎａｔｔｈｅｗｉｄｅ－ａｎｇｌｅｅｎｄｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ６７％，ａｎｄｉｔｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎ８９％ａｔｔｈｅｔｅｌｅｐｈｏｔｏｅｎｄ．Ｔｈｅｍｏｖｉｎｇｃｕｒｖｅｓｃｈａｎｇｅｓｍｏｏｔｈｌｙ．Ｔｈｅｃａｍｅｒａｓｙｓｔｅｍｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｌｏｗｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｃｏｓｔ，ａｎｄｈｉｇｈｚｏｏｍｒａｔｉｏ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎ；ｍｏｂｉｌｅｐｈｏｎｅｃａｍｅｒａ

7、；ｏｐｔｉｃａｌｚｏｏｍ；ｏｐｔｉｃａｌｐｌａｓｔｉｃｓＯＣＩＳｃｏｄｅｓ２２０．３６２０；１２０．４５７０；０８０．３６２０１引言随着摄像手机的普及，人们不仅追求高像素的优质手机摄像镜头，更渴望使其达到如同照相机镜头般的拍照效果，变焦镜头逐渐成为当今市场的需求。现今市场上的摄像手机变焦镜头大多数只是数码变焦，这种利用简单的图像插值处理手段产生的画质较差。因此，通过改变镜头焦距来得到优质照片的光学变焦手机摄像镜头便成为研发的亮点，将成为今后摄像手机发展的趋势。收稿日期：２０１１－０７－０７；收到修改稿日期：２０１１－０８－３０；网络出版日