手机摄像头镜头光学知识

1、手机摄像头镜头光学知识手机摄像头镜头光学知识第1页目录1、LENS生产工艺介绍2、生产中常见LENS问题3、测试条件定义标准4、MTF测试条件确实定手机摄像头镜头光学知识第2页1、LENS生产工艺介绍手机摄像头镜头光学知识第3页1.1 LENS组立工艺介绍1、组成LENS基础元件介绍： 1、组成元件之一镜片 2、组成元件之二黑物件 3、组成元件之三IR片（红外截止滤光片）2、LENS组立工艺介绍： 1、LENS组立流程 2、常见组立方式：前组立与后组立 3、常见固定方式：点胶固定与热压固定3、LENS组立过程相关设备： 1、检验设备非球面测量仪/逆投影解析仪/标准MTF机 2、组装设备真空笔/

2、显微镜/组立机/热压机/点胶机/UV固化机/超净工作台 4、LENS组立常见问题与对策 1、整面含糊 2、单边含糊 3、中心与周围互拉 手机摄像头镜头光学知识第4页1.2、组成LENS基础元件介绍LENS基础元件介绍：1、Barrel 镜筒2、L1 一号镜片3、Mylar 光阑片4、Spacer1 垫圈5、L2 二号镜片6、Spacer2 固定环7、IR片 红外截止滤光片 手机摄像头镜头光学知识第5页1.2.1、组成元件之一镜片组成元件之一：镜片1、当前多数镜片为塑胶材料，少数为玻璃材料，原因是塑胶材料比较轻易进行非球面加工；2、当前玻璃镜片价格约为塑胶镜片价格一倍；3、通常，从通光孔方向开始

3、，第一片镜片称为L1，第二片称为L2，依次类推；4、通常，第一片镜片第一个曲面称为R1，第二个 曲面称为R2，第二片镜片第一个曲面称为R3等等；5、镜片表面分为通光区域和非通光区域。通光区域要求含有光学级表面精度；非通光区域将进行雾化/涂墨等表面处理，以减弱杂散光对像质影响。 手机摄像头镜头光学知识第6页1.2.2、组成元件之二黑物件组成元件之二：黑物件1、黑物件通常包含镜筒（Barrel）,镜座（Holder）,垫圈（Spacer）,光阑片（Mylar）；2、Barrel和Holder通常为模具射出，材料通常是PC+10%ABS或PC+10%GF；3、通常Spacer包含垫圈（1）和固定环（

4、2）。可能是塑料件也可能是金属件，为金属件时材质通常是快削黄铜；4、Mylar并非全部LENS都有该组件，有些LENS设计时使用Barrel上通光孔作为孔径光阑；5、普通情况下，黑物件在使用前需进行超声波清洗，以控制脏污，提升LENS组立良率。 手机摄像头镜头光学知识第7页1.2.3、组成元件之三IR片（红外截止滤光片）组成元件之三：红外截止率光片（ INFRA-RED CUT FILTER ）1、IR片主要作用是经过降低红光/红外线进入Sensor来预防图象色偏；2、IR片详细特征由Sensor确定，不一样Sensor对IR片要求会有差异，OV sensor通常要求T=50% 650+/-1

5、0nm；3、IR片结构组成如左图，其中玻璃基板厚度因不一样使用条件而有所差异，CCM LENS使用IR厚度通常为0.4MM，主要供给商为德国肖特企业；4、不一样IR片供给商，IR膜系组成有差异，常见IR膜系有从6层到十几层，通常层数较多效果很好，层数较少时，红外个别会有个别频率截止效果不好。；5、IR片装在LENS最终一面，靠近Sensor表面。所以IR片表面质量对影象品质影响较大。 手机摄像头镜头光学知识第8页1.3、LENS组立工艺介绍手机摄像头镜头光学知识第9页1.3.1、LENS组立流程备料与治具准备组装镜片与垫圈投影检验外观检验固定IR片解像力检验包装出货组件压紧作业安装固定环组件压

6、紧并点胶开始结束NGNGNG解像力NGOKOKOK投影/外观NG手机摄像头镜头光学知识第10页1.3. 2、常见组立方式：前组立与后组立前组立后组立常见组立方式：前组立与后组立1、前组立：是指镜片由Barrel前表面装入，最终装L1和固定环，固定环组成Barrel前表面或前表面一个别； 优点：Barrel模具制造轻易，方便组立作业。 缺点：表面有点胶痕，影响外观，点胶控制困难。2、后组立：指镜片从Barrel后表面装入，先装配L1，最终装配固定环，在固定环之后，点胶/热压固定IR片。 优点：结构坚固，组装后产品性能稳定，能够适用复杂结构镜片； 缺点：模具设计制作难度较高。手机摄像头镜头光学知识

7、第11页 1.3.3、常见固定方式：点胶固定与热压固定常见组立方式：点胶固定和热压固定1、点胶固定：是指镜片组装完成后，使用点胶方式将固定环/IR与Barrel结合，确保整组镜片结构稳定；优点：Barrel模具制造轻易，点胶作业不会对LENS影象品质造成影响，设备通用性好。缺点：胶量控制比较困难，成品结构不如热压牢靠。2、热压固定：指镜片组装完成后，使用专用热压机进行热压作业，使Barrel尾部发生变形，固定整组镜片。优点：产品结构坚固，操作工艺简单；缺点：热压设备控制不良或Barrel设计不良时，有整个Barrel发生变形风险，可能对影象品质有影响。手机摄像头镜头光学知识第12页1.4、LE

8、NS组立过程相关设备标准MTF机逆投影解析机非球面检验仪热压机检验用显微镜真空笔手机摄像头镜头光学知识第13页1.4.1、检验设备非球面测量仪/逆投影解析仪/标准MTF机常见检验设备：1、非球面测量仪：用于镜片面型检验，设备昂贵，通常只进行定时抽检，确保镜片质量稳定。2、逆投影解析仪：经过投影方式对LENS成像质量进行全检，设备较廉价，但因靠人工判读，为确保检验质量，需要有经验人员操作。3、标准MTF机：经过进行MTF测量来检验LENS成像品质，自动化程度较高，产生数据化测量结果，效率高，个别LENS厂使用MTF机进行全检。手机摄像头镜头光学知识第14页1.4.2、组装设备真空笔/显微镜/组立

9、机/热压机常见组装设备：1、真空笔：用于移动镜片和相关元件。2、显微镜：用于脏污检验和组装质量检验，检验元件安装是否正确。3、组立机：组立过程中压紧已装配元件，确保组装各元件到达预定组合度。4、热压机/点胶机/UV固化机：用于LENS最终整组固定作业。5、超净工作台：为组立工作平台，常见为水平风双人台。手机摄像头镜头光学知识第15页1.5、LENS组立常见问题与对策手机摄像头镜头光学知识第16页1.5.1、整面含糊组立常见问题：整面含糊不良现象：整面chart解象不清楚 成因分析：可能是镜片装反或者装错，或个组件中间隙控制不良。 处理方法：将镜头拆掉重新组装；如属于镜片间隙控制不良，需注意对组

10、立机压力和压紧时间控制 ；若是空气排导不良造成间隙不良，注意在相关部件上添加排气通道。手机摄像头镜头光学知识第17页1.5.2、单边含糊组立常见问题：单边含糊不良现象：半面chart解象不清楚，而且有互拉现象。比如当左边清楚时，右边含糊；调整焦距，右边清楚时左边有含糊了，这是显著倾斜（tilt）现象。 成因分析：镜片、零件、装配手法、投影台具、投影解象力仪等等都能引发 。 处理方法：先检验投影仪器问题、再检验镜片、相关零件与装配操作。 手机摄像头镜头光学知识第18页1.5.3、中心与周围互拉组立常见问题：中心与周围互拉不良现象：中心与周遍（0.7F，0.9F）解象力互拉。如中心清楚则周围含糊；

11、调整焦距后，周围清楚中心变含糊。成因分析：原因为存在场曲象差 ，Air space、镜片厚度影响 。 处理方法：先确认组立作业是否正常；然后检验相关零件是否在公差范围内；最终考虑进行设计上修正。 手机摄像头镜头光学知识第19页2、生产中常见LENS问题手机摄像头镜头光学知识第20页2.1.1、生产中常见LENS相关问题-影象脏污问题描述：影象脏污由附着在LENS镜片上脏污或粘在CSP表面脏污造成，这种脏污在敲打时不会移动。手机摄像头镜头光学知识第21页2.1.2、原因与对策Root Cause:1、在组装前LENS和其它相关组件没有经过认真检验和清洁。2、在生产组装中，没有进行合理脏污控制。S

12、olution :1、因为 LENS和其它组件，来料时普遍存在一定程度脏污问题，针对这种情况需要制订对应脏污检验标准。2、LENS有一定使用量后能够要求供给商派人驻厂全检，以确保LENS品质。3、在组装生产全部步骤都要考虑到足够脏污控制问题，严格确保无尘室环境。 手机摄像头镜头光学知识第22页2.2.1、生产中常见LENS相关问题-敲打脏污问题描述：处于SENSOR表面可移动脏污，一个起源是LENS镜片上脏污脱落或HOLDER螺纹上摩擦脱落物，另一个起源是FPC上脱落物（免洗松香等）或组装工作中带入各种灰尘。手机摄像头镜头光学知识第23页2.2.2、原因与对策Root Cause:1、LENS

13、及FPC等组件没有得到彻底清洁。2、制程中脏污控制办法力度不足。Solution :1、对LENS表面脏污进行适当清洁（用离子风枪吹或用清洁液擦拭）；对于螺纹旋转中出现脏污，先将LENS与HOLDER旋到底再旋出来，用离子风枪吹除内外螺纹表面脏污。2、对于FPC表面脏污，提议在条件允许情况下，考虑超声波洗板。3、考虑在在SENSOR周围贴双面胶，首先使可移动脏污能够粘在胶上，从而使敲打脏污现象不会复现，另首先能够覆盖FPC板，降低可移动脏污起源。手机摄像头镜头光学知识第24页2.3.1、生产中常见LENS相关问题-LENS含糊问题描述：指在CMT站发觉MTF达不到产线规格LENS，个别起源是L

14、ENS来料问题，个别起源是测试环境或操作等问题造成误判。NGOK手机摄像头镜头光学知识第25页2.3.2、现实状况与对策Root Cause:1、比较小LENS供给商检验伎俩有限，品质系统不完善，造成来料品质不稳定。2、产线测试环境不够统一、稳定；测试人员经验水平差异较大，没有准确调焦。Solution :1、严格挑选LENS供给商，要求供给商有良好品质确保体系。2、IQC采取适当MTF抽样检验比率，降低不良品流入风险。3、规范产线测试环境，加强对操作人员培训和宣导。手机摄像头镜头光学知识第26页2.4.1、生产中常见LENS相关问题-LENS敲打含糊问题描述：指敲打后LENSMTF显著下降，

15、重新调焦后MTF依然达不到敲打之前MTF水平，通常是敲打造成LENS内部镜片松脱造成。手机摄像头镜头光学知识第27页2.4.2、现实状况与对策Root Cause: 1、对于所使用LENS内部结构资料比较缺乏，使用了结构脆弱LENS。 2、缺乏有效、针对敲打含糊来料检验方法。Solution : 1、要求厂商建立定时进行跌落试验抽检制度，发觉问题后尽快改进工艺。 2、提议IQC建立跌落试验抽检计划。 3、LENS认可时进行切片试验，检验结构上是否有弱点。手机摄像头镜头光学知识第28页2.5.1、生产中常见LENS相关问题-跑焦问题描述：指在CMT站MTF测试OK，到DC站发觉MTF测试 fai

16、l ，重新调焦后能够使MTF测试OK。重新调焦前重新调焦后手机摄像头镜头光学知识第29页2.5.2、现实状况与对策Root Cause:1、调焦后LENS没有及时固定。2、调焦完成到UV胶固化过程中受到震动。3、组装过程没有考虑震动影响，采取适当对策。Solution :1、对于跑焦处理方法是在CMT站当调焦完成后先使用热熔胶做暂时固定。2、在使用热熔胶做暂时固定时，作业员要注意点胶方法和用量。3、UV固定后，拆卸热熔胶时要确保足够酒精用量，预防在溶解不足情况下，用力拆卸造成不良。手机摄像头镜头光学知识第30页2.6.1、生产中常见LENS相关问题-黑角问题描述：影象边角出现黑色区域，通常是由

17、机械原因造成光轴倾斜所造成。手机摄像头镜头光学知识第31页2.6.2、现实状况与对策Root Cause:1、通常是机构原因引发BARREL前表面与SENSOR表面不平行，造成光轴倾斜。2、组装前，产线没有进行必要光轴倾斜检验动作。Solution : 提议在生产中，增加检验光轴倾斜动作。手机摄像头镜头光学知识第32页2.7.1、通光孔處出現脏物引发影像含糊現象描述在CMT站或DC站發現出現調焦不良或MTF低于產縣標准經維修清楚通光孔OK.手机摄像头镜头光学知识第33页2.7.2、现实状况与对策Root Cause: 1.个别是來料時通光孔贓污 2.操做員在操作過程中將通光孔弄臟. 3.車間內

18、清潔度不夠.Solution 1.嚴格要求供應商保証來料品質問題2.對操做員進行培訓防止操作過程中不良現象。3.對車間清潔度進行嚴格把關真正達到萬級千級標准。手机摄像头镜头光学知识第34页3、测试条件定义标准1、Good Image Quality；2、图象很清楚含义；3、什么是景深；4、什么是景深位置；5、什么是景深大小；6、什么是解析度；7、 TV-Lines ；8、 MTF ；9、 逆投影解析；10、Camera Module 测试条件定义；手机摄像头镜头光学知识第35页3.1、Good Image Quality？什么是好影象品质？图象很清楚啊！颜色很漂亮啊！变形很小啊！曝光很准啊！手

19、机摄像头镜头光学知识第36页3.2、图像很清楚含义？图像很清楚终究是什么意思？图像在哪个范围内清楚？图像终究有多清楚？-景深-解析度手机摄像头镜头光学知识第37页3.3、什么是景深？在物方焦点前后各有一个允许弥散圆，这两个弥散圆之间距离就叫景深。在被摄主体(对焦点)前后，其影像依然有一段清楚范围，就是景深。景深有哪些特点？景深是有位置景深是有大小手机摄像头镜头光学知识第38页3.4、什么是景深位置？景深位置：就是对焦点（被摄主体）位置；它将伴随对焦点位置改变而改变。手机摄像头镜头光学知识第39页3.5、什么是景深大小？景深大小：就是对焦点附近清楚范围大小。景深大小与那些条件相关？LENS： 焦

20、距； 光圈；Sensor: pixel Size；对焦点位置 ；手机摄像头镜头光学知识第40页3.6、什么是解析度？ 解析度一词最早是用来说明工程中单位长度所撷取到点数目； 解析度有几个度量方式？ 1.逆投影解析(本) ,用于LENS解析能力评定. 2. TV-Lines 起源与电视解析度评价,是对整个影象系统最终解析能力评价. 3. MTF(modulation transfer function) 调制传递函数,适合各种系统成像质量评价. 手机摄像头镜头光学知识第41页3.7、TV-Lines600 TV-Lines表示: 每条测试线条宽度为CHART对角线1/600; 1.TV-Line

21、s是对最终图象进行评价； 2.TV-Lines通常使用EIA CHART进行测量; 3.测试时应确保EIA CHART 恰好充满整个画面; 4.EIA CHART在使用中能够按距离进行适当缩放,但要确保缩放后长宽比仍为4:3. 手机摄像头镜头光学知识第42页3.8、MTF (modulation transfer function) 1.MTF经过用对比反差来描述解析度;2.MTF是经过衡量像与物相同程度来评价成像质量;3.MTF数值必须与一定空间频率(LP/MM)对应才有意义;4.LP/MM意思每毫米线对数量-指是像平面上； 手机摄像头镜头光学知识第43页3.9、逆投影解析 1.逆投影解析只

22、用于LENS解析力测量; 2.原理是将精密刻画玻璃CHART置于LENS像面,在暗房中由强光投影在白色屏幕;手机摄像头镜头光学知识第44页3.10、 Camera Module 测试条件定义1.确定客户希望景深范围；2.挑选能够满足客户需求LENS;3、确定客户希望景深位置；如客户没有指定，则计算景深最大对焦位置做为Camera 调焦测试距离；4、依据SENSOR，确定适当MTF测试频率；5、依据测试频率，计算Chart方格尺寸。6、依据FOV，计算Chart 外型尺寸。手机摄像头镜头光学知识第45页4、MTF测试条件确实定手机摄像头镜头光学知识第46页4.1、含糊圈（COC）含糊圈(彌散圈)

23、光線開始聚集或擴散點影像變含糊形成一個擴大圓叫做含糊圈（circle of confusion）。普通情況下含糊圈尺寸為sensor象素大小2倍。Sensor COC sizeOV7649 11.2umOV7660 8.4umOV7663 8.4umOV7670 7.2umOV9650 6.36umOV9653 6.36umOV9655 6.36umOV2630 6.36umOV2640 4.4um手机摄像头镜头光学知识第47页4.2、景深(DOF）景深在焦点前后各有一个允许弥散圆，这两个弥散圆之间距离就叫景深，即：在被摄主体(对焦点)前后，其影像依然有一段清楚范围，就是景深手机摄像头镜头光学

24、知识第48页4.3、景深計算最近清楚点距离 dn = s*f2 / (f2 + N*c*s)最远清楚点距离 df = s*f2 / (f2 - N*c*s)景深=df-dns: 对焦距离N: 光圈值c: CoC 最大允许弥散圆直径f: 焦距以上參數于景深關系(1)、镜头光圈（N）：光圈越大，景深越小；光圈越小，景深越大；(2)、镜头焦距(f)镜头焦距越长，景深越小；焦距越短，景深越大；(3)、拍摄距离(s)距离越远，景深越大；距离越近，景深越小。手机摄像头镜头光学知识第49页4.4、超焦距（Hyperfocal distance）超焦距是指當對焦平面在某個距離以上時候從對焦開始至無限遠都是清楚（當然對焦平面前面一个别也是清楚）Hyperfocal distance 計算公式 H=f*f/Nc+f f:鏡頭焦距N:光圈 c:circle of confus