结构简洁的光学变焦距手机镜头设计

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1、万方数据第32卷第1期应用光学V01．32No．12011年1月JournalofAppliedOpticsJan．2011文章编号：1002—2082(2011)01—0027—04结构简洁的光学变焦距手机镜头设计张韧剑1，冯亚萍2，江曼，任兆玉1(1．西北大学光子学与光子技术研究所，陕西西安710069；2．宁波大学理学院，浙江宁波315211)摘要：通过利用ZEMAX光学工程设计软件设计了一款适用于手机的2倍内置式光学变焦距镜头。镜头仅由4片非球面的塑料透镜和1片BK7的红外滤光片构成，能够达到28

2、5lp／mm的空间频率，可匹配1．75肛m的COMS图像传感器，全视场RMS半径均小于艾利斑半径，全视场最大畸变小于3％，MTF值在1／2奈奎斯特频率处的大部分视场大于O．5，总长度小于9．2mm。整个变焦距系统结构紧凑，分辨率高，成本低，可满足手机镜头光学变焦的要求。关键词：光学变焦；ZEMAX；非球面透镜；MTF；手机镜头中图分类号：TN942．21文献标志码：ACompactopticalzoomlenssystemformobilephonesZHANGRen—jianl，FENGYa—pin92

3、，JIANGManl，RENZhao—yul(1．InstituteofPhotonics&PhotoTechnology,NorthwestUniversity，Xi’an710069，China2．NingboUniversity’sFacultyofScience，Ningbo315211，China)Abstract：Acompact2xopticalzoomlenssystemformobilephoneswasdesignedwithZEMAX．Thesystemconsistsof4plas

4、ticasphericlensesandanIRfilter．Thelimitingresolutionis285lp／mm，whichmatchestheCMOSimagesensorof1．75肛mpixelsize．Inthewholefieldofview(FOV)，theRMSraidusiSlessthanairydiskandthemaximumdistortioniS1essthan3％，theMTFatthehalfNyquistfrequency(285pl／mm)ofCMOSinmo

5、stpartoftheFOVweregreaterthan0．5，andthelengthoftheopticalzoomlenssystemislessthan9．2mm．Itiscompactinstructure，highinresolutionandlowincost，whichmeetsthezoomlenssystemrequirementsofmobilephones．Keywords：opticalzoom；ZEMAX；asphericallens；MTF；phonecamera引言近年来

6、，随着科学技术的不断发展，手机摄像镜头已经从最早的10万像素发展到了现在的1200万像素，在未来必定会向更高的像素发展。但目前高像素的拍照手机大多都是定焦距的，缺少了光学变焦，人们希望手机镜头也可以达到同照相机镜头相当的使用效果，光学变焦手机镜头便成为目前拍照手机的一个新亮点，也将成为拍照手机今后发展的一个必然趋势‘卜引。本文利用ZEMAX光学工程设计软件设计了一款结构简洁、高分辨率的内置式2倍光学变焦手机镜头。1设计过程1．1系统结构的选取现在市场上可拍照手机的变焦功能一般指的都是数码变焦，大多都不具备

7、光学变焦的功能。所收穰日期：2010—04—29；修回El期：2010—07—01基金项目：西北大学研究生科研实验资助项目(09YSYl6)作者简介：张韧剑(1985一)，男，陕西宝鸡人，硕士研究生，主要从事光学设计和固体激光器件方面的研究。E—mail：zrj一121@163．corn万方数据·28·应用光学2011，32(1)张韧剑．等：结构简洁的光学变焦距手机镜头设计谓光学变焦就是通过镜头中镜片的移动来实现系统总的有效焦距的变化；数码变焦是通过相机内的处理器，把图片内的每个像素面积增大，直到若干倍后

8、人眼还能看清像面，这种手法如同用图像处理软件把图片的面积改大，程序还在相机内进行，把原来CCD或者CMOS图像传感器上的一部份像素使用“插值”处理手段将像面放大到整个画面，其成像质量远远不如光学变焦[3]。目前市面上一些能够实现光学变焦的手机其价格都比较昂贵，变焦镜头使用的镜片数也比较多，其复杂的结构使手机的成本也大大增加，往往一个镜片位置的松动便引起整个系统变焦效果的下降[4]。为了既可以实现光学变焦，又能够增强稳定性和降低