手機鏡頭光學鍍膜

　　大家都知道光線通過不同介質(zhì)時會產(chǎn)生反射和折射，而現(xiàn)代手機鏡頭結(jié)構(gòu)更復雜鏡片數(shù)更多，所以光線進入鏡頭后發(fā)生的反射和折射的次數(shù)就會越多。這樣就會導致兩個問題：一是通過鏡頭的光線會有較大的損失；二是光線在鏡頭內(nèi)發(fā)生多次反射與折射就會產(chǎn)生我們所說的雜光和鬼影；而鍍膜技術(shù)能非常有效的改善這些問題。

　　光學鍍膜原理：鍍膜能改善光的品質(zhì)

　　光學鍍膜是以光的波動性和干涉現(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；來達到提高鏡片的透過率，減少鏡片的反射率的效果。簡而言之，光學膜層首先是厚度薄，其厚度可以和入射光波長相比擬，其次是會產(chǎn)生一定光學效應(yīng)引起光線干涉。

　　光學鍍膜在手機領(lǐng)域中的作用

　　在手機領(lǐng)域中除了成像品質(zhì)外，鏡頭的透過率對提升圖像品質(zhì)起著非常重要的作用。目前手機行業(yè)通常采用樹脂作為鏡片基材，為了減少鏡片反射，提升透過率，我們會在鏡片表面鍍AR增透膜（減反膜），它是一種硬質(zhì)耐熱氧化膜，可在特定波長范圍內(nèi)將元器件表面的反射率最小化。未鍍膜的情況下，光學元件每個表面由于反射會產(chǎn)生約4%的能量損耗(圖一)。如果3個未鍍膜的透鏡組合使用，則在6個表面都會發(fā)生反射，實驗測得，光通過透鏡組后共損耗21.7%的能量。

　　如果存在AR增透膜每個表面的反射率將小于0.5%(圖二)，因此鍍增透膜可使該光學系統(tǒng)的透過率從78.3%提高至97%。

　　通常情況下一層膜只對某一波段光線起作用，為了提升寬波段下鏡片透過率，手機鏡頭AR膜一般包含多個膜層，以材料折射率高低相間隔分布，通過建模軟件，每一層膜的厚度都被優(yōu)化，就可以改善光學元件在特定波長范圍內(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，減弱光學系統(tǒng)內(nèi)由于光線反射引起的鬼影（圖三）。
 

　　當然AR膜并不可能達到100%的透過率，會有殘留的顏色，但是殘留哪種顏色最佳呢？其實這沒有標準，主要以工藝特點及偏好為主。

　　鍍膜工藝簡介

　　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,以實現(xiàn)表面減少反射,達到成像清晰效果。

　　鍍膜技術(shù)的主要工藝流程包括膜系設(shè)計、鍍膜、測試等，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)計和工藝條件對膜層結(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度；

　?、?nbsp; 沉積速率越高膜層結(jié)構(gòu)越緊密，但缺點在于容易使內(nèi)應(yīng)力增加；

　?、?nbsp; 真空度減少氣體分子對物理沉積的干擾，抑制氣體分子和鍍膜物質(zhì)反應(yīng)；

　　典型不良現(xiàn)象

　?、?nbsp; 膜強度不良、膜弱、膜裂等信賴性不良；

　?、?nbsp; 膜料點不良，顧名思義就是大顆粒膜料點隨著膜料分子蒸鍍到基片表面，在基片表面形成點狀突起，打傷基片表面；

　?、?nbsp; 膜臟，一般發(fā)生在膜內(nèi)或膜外，包括：灰塵點、白霧、油斑、指紋印等

　　④  膜內(nèi)白霧，鍍膜完成后，表面會有一些淡淡的白霧

　?、?nbsp; 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。

　?、?nbsp; 光譜特性不良，導致分光反射（投射）曲線不滿足零件產(chǎn)品技術(shù)要求。

　　其他

　　在手機領(lǐng)域另一個應(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玻璃上交替鍍多層高折射率光學膜，達到可見光波段的高透（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，因為通過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玻璃為基材，通過藍玻璃中光吸收物質(zhì)來過濾紅外光，同時通過一面鍍紅外截止膜，一面鍍增透膜來同時提升紅外的截止性能和可見光的透過率，從下圖反射率對比圖可以看出藍玻璃短波方向透過率更高、整體透過率曲線過渡更圓滑，所以實拍效果色彩還原性更自然。
 

　　反射式IR和藍玻璃透過率對比

　　我們從光學特性上比較，藍玻璃相對于普通反射式IR主要有兩方面的優(yōu)勢：一方面從材料特性上來看藍玻璃有著先天優(yōu)勢，通過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，藍玻璃對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°，藍玻璃透過率向短波段偏移3nm左右（透過率50%時），而普通反射式濾光片偏移在30nm左右（圖A）。簡而言之，反射式濾光片在大角度時，截止更多的紅光，這樣對影像帶來一個最大的問題是中心偏紅（圖B），對于color shading的調(diào)試帶來更大難度。
 

　　目前藍玻璃已經(jīng)大規(guī)模的應(yīng)用于中高端項目中，隨著工藝不斷提升，成本不斷優(yōu)化，藍玻璃的使用將會更加廣泛。

　　當然，在手機鏡頭的光學鍍膜方面，還有很多的know how技術(shù)所在，我們在這里只是簡單介紹基礎(chǔ)的技術(shù)并對其效果說明一二，詳細的技術(shù)關(guān)鍵，因為眾所周知的原因，只能私下點對點的當面交流。