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1、光学镜头基本知识第一章 光线的传播、光在真空中是沿直线传播的光在真空中（均匀介质中）是沿直线传播的，但是由於在我们的真实空间中， 光并不能做到这一点，这是因为空气。在我们的空气中，有存在着各式各样的杂 物，粉尘，水雾等。由於这些东西的存在，光在直线传播的过程中，碰到这些东 西，就会产生反射，折射。而，粉尘表面并不光滑，光照射到这粉尘面上的时候 便会往各个方向反射，这边形成了漫反射。正是由於漫反射的存在，这便能使我 们能感觉到光，能看到东西。二、光的反射、透射、折射光在大气中传输总不能按着直线传输，光在碰到不透光的物质时会发生反 射，光碰到透光的物质时会发生透射，折射。入射光线，反射光线，折射光
2、线， 在同一个平面上，即三线共面。光的反射 光在传输过程中是遵守反射定理的。反射定理： 入射角等於反射角。入射角定义为：入射光线和法线组成的夹角 反射角定义为：反射光线和法线组成的夹角 法线：法线就是垂直於入射面的线。法线是一条虚构的线，并不是事实存在的。光的透射和折射有些物质是透光的，光可以穿透这些物质，这便是光的透射。每种不同材质的东西都有着不同的透过率，光在这些物质中穿透的时候总会有着 能量的损失。入射光线的强度与出射光线的强度的比值为这一材质的透过率。所谓光线的折射就是指光线在进行传输的过程中从一种介质进入另一种介 质的时候，不会沿直线传播，而是有了一定角度的弯折。这便是光线的折射。通
3、常在大气中我们认定其折射率为 1。折射定律被描述为：入射角的正弦与折射角的正弦之比为常数，它等于折射 线所处介质的折射率n与入射线所处介质的折射率n之比。通常折射率较大的介质称为光密介质，折射率较小的介质称为光疏介质。若 入射光在光密介质，这时折射角总大于入射角，折射角随着入射角增大而增大， 最大使折射角为90度，这时sini=1，若入射角再增大，将发生全反射。自然界有很多全反射现象：海市蜃楼、沙漠幻影、等。第二章 光学镜头的种类目前LAM产线所生产的光学镜头主要有以下几类：1) 数码相机镜头2) 传统相机镜头3) 手机镜头4) 投影机镜头一、数码相机镜头目前LAM产线所生产的数码相机镜头有包
4、括以下几类:DCJ01 PCJ04 DCJ05、 DCJ07、DCJ08。另外还包括目前正处于试线阶段的DCJ13&DCJ14.DCJ04主要包含为四百万、五百万、六百万象素的CCD。到目前为止，DCJ04 已经量产了 800万颗镜头。此中包含有以下机种：DC8670一千万相素DSA650DCJ08包括以下机种：七百万相素DC7371PDC7360SYDM7365DC7370MAPLEDC7375DM7365DM7362八百万相素DM6330DM6365二、投影机镜头、手机镜头、定焦镜头以及传统机镜头投影机镜头、手机镜头以及定焦镜头在我们的生产中也占据很大的一部分。如下图所示便为此三个机种的实
5、物图：PROJECTOR LENSCAMERA财UT加吊* M沁規和1(1|.遷RFC LENSCM模组三、镜头基本结构以及制作过程:以下我们以DCJ08为例子简单介绍下镜头内的结构DCJ01镜头实物图镜头简单爆炸图如上图所见，镜头由以下组成：(1) 镜头前群：前群有前筒和前群镜片组构成。前群镜片有两片。前群与中群 实现了变焦功能。前群组件(2) 镜头中群：镜头中群由中群镜片组于中筒组成 其与前群配合实现变焦功中群组件(3) 镜头后群：如上图中，后群组件有包括以下部分：后群镜片，AF马达； 后群镜片通过AF马达的作动实现调焦。在此间有一块很重要的部件：U 型齿。U型齿固定在后群镜框上，通过AF
6、马达的转动，带动U型齿及后 群的作动。后群组件（4）光圈快门：如上图所示中的Shutter Un it（快门组件）；shutter :通过磁阀（脉冲式电流驱动）产生磁力驱动叶片闭合动作，完 成镜头的曝光作用，见下图示：IRS（光圈）：a:单片两段式一通过磁阀（脉冲式电流驱动）产生磁力驱动叶片动作 切换大小光圈，从而改变镜头的通光口径。b:多片式一通过步进磁阀（交替脉冲式电流驱动）产生磁力驱动叶片 动作切换大小光圈，从而改变镜头的通光口径。请见下图示：（5）马达：镜头内有两个马达。包括：Zoom马达以及AF马达。Zoom马达是控 制镜头的伸缩，从而实现变焦功能的（Wide到Tele的转换）；AF
7、马达为步 进马达，由於高速发展的电子技术在照相机中获得广泛的应用，使现代照 相机实现自动调焦控制。经被摄体反射後由CCD （或相位敏感探测器）接 收、检测和分辨，求出合适的自动调焦量，并给出信号以控制镜头正确定 位。DCJ系列镜头的AF是通步进马达带动后群对ZOOM（变焦）后的焦距进行 微调，使清晰的焦点在CCD的感光面上。（但需注意，目前镜头照相机中 AF系统并不能从无穷远到最近距离进行连续自动调焦，而只能对某一段 距离中几个分立的点作正确调焦）。（6）传感器：镜头内包括了三个传感器（AF_PI； Zoom_PI； Zoom_PR）。这些传 感器都为光传感，其中两个PI都是使用了直射型，就是
8、说通过遮光齿轮 （编码齿轮）进行遮挡光来读取光信号。PR使用的为反射型，主要是通过 反光贴纸的反光来进行信号的读取。（7）CCD及滤波片：CCD做为数码相机区别与传统相机的主要特征。 CCD（Charge-Coup led Device）电荷耦合器在一片集成有众多组（可达数 百万组）微小的光敏元件、电荷转移电路、电荷信息读取电路的半导体芯 片。光敏元件在CCD电荷耦合器表面成矩阵排列，当光线经镜头会聚到 CCD上时，每个光敏器件会因感受到光强的不同而感应出不同数量的电 荷，这些电荷耦合器在MOS存储器中暂时存储，然后由电荷转移电路、电 荷信息读取电路按时钟脉冲顺序扫描读出电荷信息送往此电信号送
9、往A /D转换器转换，经转换形成一个与入射光强度成比例的二进制数，该二 进制数即对应一个像素的数据F图为CCD的基本原理：Basic CCD Theory lUlnrir番r s photon* Pixel Cwi*yorCCD貝尊即 N!日血luig Glada -bjqn-. nww2阻日iCCD基本原理图模式：很多的雨水（光子）将或多或少的填满水桶像素）。此时传输带（CCD转 变寄存器）将传输水桶到前端后倒给其他横排的水桶。在横排前端水桶的水装 装在测量器具（敏感电容）里。此种装在测量器具里的模式表示有多少水被收 集在单独的水桶里。联系到真正的CCD系统，落在CCD表面的光子表示上述 的
10、雨水；多象素的CCD排列结构表示上述的水桶；转换寄存器表示上述的传 输带。此输出阶段主要是敏感电容器。上述的测试器具（CCD对红外线比较敏 感，镜头增加特殊的镀层或外加滤镜也会大大提高成像质量，如DCJ系列的 CCD虑波片）。镜头基本就由以上部分组成，以下我们简单介绍下镜头的制作过程。在我们的生产中，我们采取了 SELL的作业模式。并将整个生产过程划分为以 下几个部分：副线；主线；快门线。在副线上，进行了镜片的组装动作。此线完成组装后将组装好的镜片群组发往主线进行生产。快门线上进行了快门组件（快门光圈）的组装，以及进行快门功能的检测。上图为快门线上的快门检测治具。检测内容为快门关闭时间&光圈精
11、度（曝光 量管控）。主线上，为镜头的组装与镜头功能的检测。在镜头的组装过程中，有以下几 个重点工位（此类工位的作业会直接严重影响到镜头的质量）：首先为各焊接 工位。焊接作业的不良会直接导致到镜头功能不良，引起重大品质。再者为 中群弹片组入工位。中群弹片在镜头中起着固定中群的作用，防止中群脱落。 但，若我们的作业组装不到位，导致中群弹片脱落，会引起镜头的卡死等重 大品质事故。最后，还有一环：U型齿组装工位。U型齿用于带动后群组件的 作动，其组装不良会导致后群不良，引起作动失步，对焦模糊。除了以上工位外，其实每一个工位都很重要，都不可忽视。第三章 镜头的检测镜头作为相机中的重要组成部分,其功能对相
12、机有着很大的影响.这便要求 我们在镜头的生产过程中对镜头的功能进行检查.生产中我们主要对镜头功能和 外观进行检测.镜头的功能包括以下方面:异音&做动;电气性能;对焦;解析力;图象品质;镜头的外观包括以下方面:镜片外观;镜头外观.、镜头做动检查：异音&做动:异音部分,我们主要是针对镜头在伸缩过程中 ZOOM 马达以及 AF 马达是否存在异常的声音。镜头的做动检查包括对镜头小前盖,光圈快门,以及镜 头本身的伸缩做动是否顺畅。另外在进行该检查时还要对小前盖进行检查,判断 小前盖是否有浮起。二、电气性能：镜头的电气性能包括了以下方面:zoom马达,AF达光圈磁阀，快门磁阀,AFPI,ZOOM _PI,
13、ZOOM_PR;我们主要是对这些方面进行检查。生产过程中我们对这方面的检查主要是使用FZI治具进行检查。如下图：应用软件图片治具盒图片FZI治具具体的检测项目如下:1) Focus-Pl感应电平：2) Zoom-Pl感应电平：3) Zoom-PR感应电平4) 镜头伸缩耗电流5) AF作动耗电流6) AF伸缩作动失步7) 快门磁阀耗电流8) 光圈磁阀耗电流.9) ZOOM马达做动时间对於此方面的检查其实很简单，我们只要把镜头正确的接好线，运行软件， 既可在电脑萤幕上面显示出以上项目是否OK。在观察电脑显示OK还是NG的同 时，我们还要对镜头内的快门、光圈的做动进行检查，并且，还要对镜头在伸缩过
14、程的异音进行检查。三、对焦检测:我们前面有介绍过，镜头里面的镜片组等效与一块凸透镜。目前LAM产线使 用的对焦检测工具主要有两种:激光自动对焦机与传统机对焦。传统相机对焦自动激光对焦机激光自动对焦机主要运用在没安装CCD组件的半成品镜头上面。这种对焦机 反映的是镜片组最直接的光学性能。而且，这种对焦机工作时间短，一般一个镜 头的检测在15秒以内。传统机对焦。传统机对焦主要是模拟成品相机的工作环境进行对焦检测。其 主要是应用在组装了 CCD组件的成品镜头上面。这种检测手法耗时比较对，大概 为镭射自动对焦的一倍以上。四、解像力检测:镜头作为光学相机中的一个重要组成部分，其最根本的性能就是其成像能
15、力。我们对其成像能力的评估称为：解像力评估。解像力评估手法主要有以下几种：1）实际拍摄（实拍）实拍站所谓实拍就是指模拟成品相机的条件，进行实际拍摄。实际拍摄有要求以下治具：相机实拍治具，灯箱，实拍图纸。另外，要进行实拍，这便要求 我们的镜头或者相机治具上有组装了 CCD组件。进行实拍中有以下条件要 求：1模拟相机治具拍摄照度下Chart图。2镜头光轴对准Chart图中心 拍摄图片使相机LCD满屏。拍摄时，首先要进彳丁 WIDE端的拍摄，然後再进 行TELE端的拍摄。拍摄完成後，将保存在存储卡上面的图片用PHOTO SHOP 软件打开，并在实际图元下对所拍摄的解析图象进行判读。要求在规格以内 的图象其黑白条纹能够清晰的分辨出来，并要求无拖影。2) 逆投解逆投解机逆透解这也是镜头解相能力的一个
