手機(jī)鏡頭光學(xué)鍍膜

大家都知道光線通過(guò)不同介質(zhì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射和折射，而現(xiàn)代手機(jī)鏡頭結(jié)構(gòu)更復(fù)雜鏡片數(shù)更多，所以光線進(jìn)入鏡頭后發(fā)生的反射和折射的次數(shù)就會(huì)越多。這樣就會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)問(wèn)題：一是通過(guò)鏡頭的光線會(huì)有較大的損失；二是光線在鏡頭內(nèi)發(fā)生多次反射與折射就會(huì)產(chǎn)生我們所說(shuō)的雜光和鬼影；而鍍膜技術(shù)能非常有效的改善這些問(wèn)題。



光學(xué)鍍膜原理：鍍膜能改善光的品質(zhì) 



 光學(xué)鍍膜是以光的波動(dòng)性和干涉現(xiàn)象為基礎(chǔ)，在鏡頭表面鍍上一層厚度極薄的物質(zhì)，如氟化鎂、二氧化硅、氟化鋁等；來(lái)達(dá)到提高鏡片的透過(guò)率，減少鏡片的反射率的效果。簡(jiǎn)而言之，光學(xué)膜層首先是厚度薄，其厚度可以和入射光波長(zhǎng)相比擬，其次是會(huì)產(chǎn)生一定光學(xué)效應(yīng)引起光線干涉。



光學(xué)鍍膜在手機(jī)領(lǐng)域中的作用  



在手機(jī)領(lǐng)域中除了成像品質(zhì)外，鏡頭的透過(guò)率對(duì)提升圖像品質(zhì)起著非常重要的作用。目前手機(jī)行業(yè)通常采用樹(shù)脂作為鏡片基材，為了減少鏡片反射，提升透過(guò)率，我們會(huì)在鏡片表面鍍AR增透膜（減反膜），它是一種硬質(zhì)耐熱氧化膜，可在特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)將元器件表面的反射率小化。未鍍膜的情況下，光學(xué)元件每個(gè)表面由于反射會(huì)產(chǎn)生約4%的能量損耗(圖一)。如果3個(gè)未鍍膜的透鏡組合使用，則在6個(gè)表面都會(huì)發(fā)生反射，實(shí)驗(yàn)測(cè)得，光通過(guò)透鏡組后共損耗21.7%的能量。




圖一 

 如果存在AR增透膜每個(gè)表面的反射率將小于0.5%(圖二)，因此鍍?cè)鐾改た墒乖摴鈱W(xué)系統(tǒng)的透過(guò)率從78.3%提高至97%。



圖二  

通常情況下一層膜只對(duì)某一波段光線起作用，為了提升寬波段下鏡片透過(guò)率，手機(jī)鏡頭AR膜一般包含多個(gè)膜層，以材料折射率高低相間隔分布，通過(guò)建模軟件，每一層膜的厚度都被優(yōu)化，就可以改善光學(xué)元件在特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的性能。從膜系層數(shù)而言，我們一般設(shè)定為1到8層，較多的膜層數(shù)能優(yōu)化寬光譜波段范圍內(nèi)的反射率，減弱光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)由于光線反射引起的鬼影（圖三）。

圖三






當(dāng)然AR膜并不可能達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的透過(guò)率，會(huì)有殘留的顏色，但是殘留哪種顏色佳呢？其實(shí)這沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，主要以工藝特點(diǎn)及偏好為主。



鍍膜工藝簡(jiǎn)介  



目前鍍膜方式主要有三種，分別是蒸發(fā)鍍膜、濺射鍍膜和離子鍍膜，在行業(yè)中我們主要采用蒸發(fā)鍍膜的方式，通過(guò)真空泵組獲得極限真空后，電子槍發(fā)出高能電子升華鍍膜物質(zhì)，通過(guò)物理沉積技術(shù)在鏡片表面覆蓋極薄納米厚度的薄膜,以實(shí)現(xiàn)表面減少反射,達(dá)到成像清晰效果。鍍膜技術(shù)的主要工藝流程包括膜系設(shè)計(jì)、鍍膜、測(cè)試等，具體如下圖介紹：



  影響鍍膜性能的條件眾多，不同的膜系設(shè)計(jì)和工藝條件對(duì)膜層結(jié)構(gòu)和特性產(chǎn)生不同影響，




  其中影響較大的三大因素是溫度、沉積速率、真空度。①  較高的基板溫度，有利于增加膜層密度和強(qiáng)度；②  沉積速率越高膜層結(jié)構(gòu)越緊密，但缺點(diǎn)在于容易使內(nèi)應(yīng)力增加；③  真空度減少氣體分子對(duì)物理沉積的干擾，舒緩氣體分子和鍍膜物質(zhì)反應(yīng)；典型不良現(xiàn)象①  膜強(qiáng)度不良、膜弱、膜裂等信賴性不良；②  膜料點(diǎn)不良，顧名思義就是大顆粒膜料點(diǎn)隨著膜料分子蒸鍍到基片表面，在基片表面形成點(diǎn)狀突起，打傷基片表面；③  膜臟，一般發(fā)生在膜內(nèi)或膜外，包括：灰塵點(diǎn)、白霧、油斑、指紋印等④  膜內(nèi)白霧，鍍膜完成后，表面會(huì)有一些淡淡的白霧⑤  色斑，是指鏡片上的膜色局部變異、不規(guī)則。有膜內(nèi)色斑和膜外色斑兩種。⑥  光譜特性不良，導(dǎo)致分光反射（投射）曲線不滿足零件產(chǎn)品技術(shù)要求。 其他  在手機(jī)領(lǐng)域另一個(gè)應(yīng)用較多的是紅外截止濾光片又稱IR-cut Filter。從原理分有反射式濾光片和吸收式濾光片兩種，它們采用了不同的玻璃基材。  反射式濾光片原理是在普通光學(xué)玻璃上交替鍍多層高折射率光學(xué)膜，達(dá)到可見(jiàn)光波段的高透（400-630nm），近紅外波段光線的截止（700-1100nm），截止部分干擾成像質(zhì)量的近紅外光，因?yàn)橥ㄟ^(guò)反射方式截止紅外光線，所以容易產(chǎn)生二次反射，產(chǎn)生雜光和鬼影。  吸收式濾光片主要以藍(lán)玻璃為基材，通過(guò)藍(lán)玻璃中光吸收物質(zhì)來(lái)過(guò)濾紅外光，同時(shí)通過(guò)一面鍍紅外截止膜，一面鍍?cè)鐾改?lái)同時(shí)提升紅外的截止性能和可見(jiàn)光的透過(guò)率，從下圖反射率對(duì)比圖可以看出藍(lán)玻璃短波方向透過(guò)率更高、整體透過(guò)率曲線過(guò)渡更圓滑，所以實(shí)拍效果色彩還原性更自然。



反射式IR和藍(lán)玻璃透過(guò)率對(duì)比  



我們從光學(xué)特性上比較，藍(lán)玻璃相對(duì)于普通反射式IR主要有兩方面的優(yōu)勢(shì)：一方面從材料特性上來(lái)看藍(lán)玻璃有著先天優(yōu)勢(shì)，通過(guò)吸收紅外波段光線的方式可以避免因反射引起的雜光鬼影現(xiàn)象；另一方面，藍(lán)玻璃對(duì)于不同入射角光線的光譜曲線漂移更小，比如入射角從0°變化到25°，藍(lán)玻璃透過(guò)率向短波段偏移3nm左右（透過(guò)率50%時(shí)），而普通反射式濾光片偏移在30nm左右（圖A）。簡(jiǎn)而言之，反射式濾光片在大角度時(shí)，截止更多的紅光，這樣對(duì)影像帶來(lái)一個(gè)大的問(wèn)題是中心偏紅（圖B），對(duì)于color shading的調(diào)試帶來(lái)更大難度。



  目前藍(lán)玻璃已經(jīng)大規(guī)模的應(yīng)用于中高等項(xiàng)目中，隨著工藝不斷提升，成本不斷優(yōu)化，藍(lán)玻璃的使用將會(huì)更加普遍。  當(dāng)然，在手機(jī)鏡頭的光學(xué)鍍膜方面，還有很多的know how技術(shù)所在，我們?cè)谶@里只是簡(jiǎn)單介紹基礎(chǔ)的技術(shù)并對(duì)其效果說(shuō)明一二
【返回列表】