2023年12月18日发(作者：卫半梅)
文献综述
题 目
_ 高分辨率手机镜头的
光学设计与性能仿真
学生姓名 洪鑫
专业班级 电子科技13-01
学 号 ************
院 （系） 物理电子工程学院
指导教师(职称) 运高谦（讲师）
完成时间
2017年5月30日
高分辨率手机镜头的光学设计与性能仿真
高分辨率手机镜头的光学设计与性能仿真
摘要：手机的数码相机功能指的是手机是否可以通过内置或是外接的数码相机进行拍摄静态图片或短片拍摄，作为手机的一项新的附加功能，手机的数码相机功能得到了迅速的发展。针对目前国内高像素手机镜头的快速发展，本文对整个手机镜头发展历史与现状以及发展趋势，设备原理及其制造材料加以了阐述。
关键字：手机镜头/发展/原理/未来
1.手机镜头的历史背景
手机拍照功能的日益发展带动了整个手机镜头产业的进步，作为手机产业中重要的一环，手机的拍照功能的竞争己经到了一个白热化的阶段，这就带动了手机镜头产业的飞速发展，市场规模和需求不断增大，手机对传感器的需求量，已经超过电子产品的整个市场，成为最大。
前几年，全球的手机出货量达到惊人的百亿部，这种格局的改变带动了整个产业的火热度，从而提升整体的业界水平。智能手机的高清晰度及其功能效果更能在同类行业里形成明显的价格优势，加上三星、苹果等大企业在各自品牌上，对拍照功能的优势进行品牌效应的手段，更使得手机镜头行的发展得到长足的进步。
镜头行业的高速发展，究其原因，其一源于移动终端的高速发展。平板电脑与智能手机目前的发展潜力非常大，成长最快，并且搭载了双镜头的模式。随着人生活水平的提高，加上3G/4G业务的广泛应用这种双镜头模式的技术提升，也是未来终端镜头技术发展的重点；其二，高像素手机的使用比例步步攀升，这种使用比例的迅速提高，促使镜头市场的规模也不断的增加，从iphone4搭载了500万像素的镜头开始以后快速发展指到现在普遍手机都会有1300万像素的手机镜头最高可达5000万像素以上。
近几年来，计算机自动控制技术得到广泛的发展与应用，镀膜技术，高精密数控加工技术的单点金刚石加工技术，新型材料的研发与使用，非球面技术的研
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高分辨率手机镜头的光学设计与性能仿真
究与发展，以及图像处理的白平衡，灰度二进制算法等一些硬件、软件的发展，都对手机镜头的高像素、高像质的目标提供了强有力的支撑。
从2000年全球第一款支持拍摄功能的手机问世以来，这款搭载11万像素COMS镜头的手机成为了手机拍照技术上革命性的突破，在中国市场，诺基亚配带的30万像素的手机开辟了中国可拍照手机的新型之路，随后手机摄像头的像素持续发展，从30万、130万，逐渐发展到800万、1000万乃至1300万，到了2016年，国内1300万像素的镜头已经成为智能手机的标准配置，而5000万像素这种曾经不敢想象的高端镜头也逐渐被应用到智能手机上。
2.手机镜头的发展趋势
在2000年到2006可拍照手机的强势发展阶段，各种镜头的厂商比拼的是的像素，通过提升传感器的像素的个数来较多传达图片信息量来提升图像的质量，手机的像素也从10万像素迅速提升到千万级别，而在2010年以后，像素的增长速度已经放缓，至今1300万像素是主流产品。
在对图像质量要求的前提下，目前对手机机体轻薄化的趋势越来越明显，这在2006年至今的手机发展的机形上可以明显看出来。越来越薄的手机备受人们的喜爱，在市场所占的份额也比较大，苹果手机的s系列在世界范围内都得到了相当大的认可，其他厂商也纷纷效仿，并都取得了自己在平板手机标志性的机型，得以畅销。
但那些极端的追求拍照功能的手机，并没有在市场上得到发展，如：一些可以外接各种镜头的手机，还有一些改变空间结构，屏幕可以旋转的，将镜头设计在手机对侧，为了增大内置空间的手机。这些手机没有考虑手机的多功能效果，而逐渐被市场所淘汰。而手机对焦方式的变革，也正是由于对手机轻薄化的强烈需求而造成的。鉴于对画质的要求，当时主流的镜头开始由数码变焦幵始向光学变焦过度，这样虽然可以减少图片在传输过程中信息的损失，但是也大大的增加了手机的厚度，于是，光学变焦又开始向数码变焦变革。
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3.手机镜头的基本原理
3.1手机镜头的结构
手机镜头的结构与普通摄影镜头的结构区别不大，但是受限于手机厚度，所以其装配空间很小，由于其本身的整体结构比较小，所以需要的精度比较高，复杂的结构容易带入较大的误差，加工起来也不能保证误差在允许范围内。装配时也容易造成配合不好，而产生偏心、倾斜的现象。镜片和镜筒之间的配合釆用过盈配合，防止镜片在镜筒内松动，一般情况下，第一枚镜片和第二枚镜片的公差敏感度比较大，所以两枚镜片采用了紧扣式的配合，两枚镜片通过端面的凸出和凹陷配合在一起，可以降低公差，保证同轴度。
3.2手机镜头的工作原理
手机镜头的工作原理为：景物通过手机镜头生成的光学图像投射到图像传感器的表面上，然后转换为电信号，电信号再通过A/D(模数转换）转换后，变成数字图像信号，然后再将数字图像信号交给数字信号处理芯片（DSP）中进行加工处理，再通过接口传输到电脑中处理，通过显示器就可以看到景物的画面了。
4.手机镜头未来的发展方向
这两年智能手机的硬件比拼进入白热化，手机的拍照能力也成为衡量一款手机性能的重要标准，而最能反应拍照能力的量化标准就是手机的像素。手机摄像头 的像素数在这几年的增幅很快：2010年是500万，2011和2012年800万是标配，在去年，许多手机已经提升到了1300万像素。而在今年，这个数字增加到1600万，甚至是2000万。当然也不乏诺基亚这样在手机像素一条道走到黑的厂商，拿出4100万的“怪兽”级像素惊诧世人。在一定程度上来 说，众多手机的像素已经超越了卡片相机甚至是中低端的单反。这么看来，一味再提高手机的像素似乎已经没有必要，那么手机摄像头未来的发展方向究竟在哪里？
提升对焦速度
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如今大多数智能手机采用的是“对比检测”自动对焦，分析附近像素的对比度要确定哪个区域应该对焦。这一技术不足之处是，不合适在弱光环境中使用，此外对焦速度也不是特别理想。相比这一技术，现在比较先进的有助于提升对焦速度的技术有：相位对焦技术和闭环式马达镜头技术
(1)相位检测技术
相位检测技术其实是一个常会出现在单反相机中的颇为出名的技术，相较于传统的对比检测技术，采用完全不同的工作原理，主要是分析通过相机镜头的光线来确定哪个物品应该对焦。这是一个非常复杂的过程，不过最基本的就是相位检测。
在iPhone6和iPhone6 Plus发布期间，苹果花费了较长的时间谈论了其iSight相机的“Focus Pixels”新功能，新功能的加入使iPhone6的对焦速度达到了iPhone 5s的两倍，这实际上就是相位检测自动对焦技术。事实上，今年年初发布的三星Galaxy S5成为全球率先使用该技术的智能手机。现在iPhone6和iPhone6 Plus则是第二款使用该技术的智能手机。
(2)闭环马达镜头
除了苹果三星采用的相位对焦技术，还有一种现行的比较好的技术就是闭环马达自动对焦技术。它是由早先的开环马达对焦技术发展而来，开环式自动对焦的问题 是比较费时间，因为镜组在运动到位置的时候不会马上停止，会因为惯性等因素在预想位置上晃动，所以需要一个稳定时间之后才能维持。而闭环式由于自带反馈控 制，这个时间要短的多，而且停在预想位置领域上的概率要比开环高得多，也就是一般宣传的速度快、精度高。目前这一技术在众多国产品牌手机上可以看到，例如 vivo、联想等。
提升暗光拍摄效果
手机拍照环境越来越多变，暗光环境就是其中之一。提升暗光拍摄效果也是众多厂商努力的一个方向。同样，提升暗光拍摄效果也有多种方法。
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(1)采用更大Sensor
近日，在德国科隆Photokina 2014影像展上推出的拍照手机Lumix CM1即将上市，松下Lumix CM1这次搭载了2000万像素1英寸图像传感器和Venus
Engine图像引擎，不仅传感器尺寸大小秒杀了索尼Xperia Z系列和GALAXY Note
4等机型所采用1/2.3英寸图像传感器，而且更是超越了诺基亚808 Pureview所配的1/1.2英寸传感器，这意味着该机将拥有更好的照片画质以及更优异的高感效果。
(2)光学防抖
光学防抖(简称OIS)是依靠特殊的镜头或者CCD感光元件的结构在最大程度的降低操作者在使用过程中由于抖动造成影像不稳定。光学防抖对于暗光拍照，以及拍摄视频的确起到了不小的作用，优势比较大。
自从诺基亚采用这一技术以来越来越多的手机加入光学防抖功能。不过按照目前的技术来看，带有光学防抖功能的手机摄像头通常比较厚，在视觉上会感觉凸出一 部分，影响整体美观，此外目前光学防抖的手机摄像头成本比较高，支持这一功能的手机售价也相对贵一些，所以在选择上，是否愿意牺牲美观和付出更高的价格来 换取更稳定的画质，就仁者见仁，智者见智了。
(3)Sensor支持更高的ISO
在使用数码相机或者手机拍照时，我们时常用到ISO这个参数。ISO就是感光度的意思，通过ISO来调节等效感光度的大小，可以改变光源多少，最终所呈现出来的结果就是能够让照片的亮度发生不同的变化。
在索尼最新旗舰Xperia Z3中，采用新一代2070万像素1/2.3英寸Exmor™
RS影像传感器 ，ISO更是达到了史无前例的12800，配合索尼SteadyShot防抖技术， 其夜拍能力应该极其强悍。
提升相机处理能力
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除了以上提到的手机相机内部硬件的提升外，在手机相机软硬件结合的处理能力上也有文章可做。例如运用在高速摄像机上的高速连拍、慢动作视频等，虽然手机 在速度和清晰度上还不能和价值几十万的摄像机媲美，但通过拍摄一些日常生活的画面，通过软件编辑出一些特效图片和视频还是相当有趣的。这方面比较经典的相 机应用，例如诺基亚的智能连拍、HTC的Zoe功能等等。
此外，随着手机图形处理能力的提升，越来越多的手机开始向4K视频进发，从最初的支持播放4K发展到现在可以拍摄4K。4K即4096×2160的像素 分辨率，其视频在画质上具有非常明显的优势，无论色彩的层次和画面精细度，4K视频都要强于现在主流的1080P视频。当然，关于4K视频的发展也存在颇多争议，首先4K视频容量大小十分惊人，一部手机拍摄两个小时左右的4K视频容量将在数百G以上，恐怕现在没有那个手机能存得下。另外，想要更好的体验4K视频，必须将视频在60寸以上的电视上进行放映才能达到最佳观看效果，显然不能够很好的普及开来。
提升相机处理能力，与其说是拼技术倒不如说是拼创意，让手机拍摄不在单调，如同单反、高清摄像机一样，将其可玩性、可操作性提高才是最终目的。
改变摄像头设计形态
在软硬件都不断提升的同时，手机摄像头的设计形态也发生着改变。从最初简单的玻璃圆孔到如今大大的凸起的圆头，甚至是类似Lumia1020“奥利奥”，当然大部分是对硬件技术做出的妥协设计。
不过，也有不少在手机摄像头形态上推陈出新的，例如OPPO N3的旋转式摄像头。作为OPPO N1的进化版，N3与生俱来的206°自由旋转再次跃进，电动旋转结构实现了史无前例的电动旋转镜头。独特的旋转镜头，结合特有的操控方式，让OPPO N3拥有了自动全景、追踪趣拍等独特功能，给用户带来前所未有的拍照体验。可以说，OPPO N3的独特设计是国产手机这几年少有的创新之作。
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在去年，关于摄像头的设计形态，Pelican Imaging公司的阵列式摄像头也一度成为热点。这个镜头是由 4*4 个子镜头组成阵列式镜头，每个镜头会单独捕捉捕捉一种颜色(红、绿、蓝)并合成为一张照片。这样拍出来的照片色彩会比较纯净，也能更好的抑制噪点。说到这 各位可能会觉得很熟悉，当时 HTC One 的
Ultrapixel 技术也曾被不少人误以为是这样类似的技术，但实际上 HTC One 那个摄像头就是拥有大感光元件并使用浓缩 430 万像素的技术。最近也有传闻流出，华为6 Plus上会使用类似的阵列式摄像头，值得期待。
采用新的CMOS结构
手机摄像头的发展短短几年可谓突飞猛进，但是根本性的技术并未有太多变化，传统CMOS成像技术一直被沿用下来。当然，这项技术也存在着一定的缺陷，由 于镜头和CMOS的结构，通常要求光线垂直入射，而边角处光线不免会斜射入感光元件。并且越是靠边，分到的光线就越少。因此，绝大部分镜头都会出现边缘变暗，画质劣化的情况。
索尼公司为了解决这一问题，开始着手设计新的CMOS结构，其中一种方法就是将传感器做成曲面。根据最新泄露的信息，索尼第一款曲面传感器的性能也非常好。能够在 ISO640 的情况下提供10.8档动态范围，作为对比，佳能那块
1800W 像素的“祖传 CMOS”的最高宽容度也只有约11.5档。而索尼这块传感器仅仅是2/3规格的，面积约为APS-C画幅的1/8，也就是说索尼这块曲面传感器用1/8 的面积提供了接近单反的画质！
如果手机能引入曲面传感器，画质又能有一次新的飞跃，在优化得当的情况下，可能达到目前中高端卡片机的水平，甚至高感会更强。到那个时候，用手机拍摄星空也许就真的是爱好者都能轻松办到的事情了。
综合以上，可以看出手机摄像头的发展除了高像素外，还有众多方面的发展潜力：从硬件配置、软件优化到设计形态、CMOS结构都可以不断改进，相信未来，手机摄像头能够逐渐缩小与单反之间的差距，在便携易用上逐渐战胜传统的卡片机。
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5.手机镜头与数码相机的区别
手机镜头与数码相机的原理相类似，它们的区别在于：
1光学系统的整体长度不同，手机镜头的设计主要难点就是长度的控制，○因为手机的发展趋势是轻薄化，所以要在有限的空间范围内设计像素高超的镜头；而数码相机首先追求的就是拍照画面的像质，其可用空间比较大，所以光学总长比较长。
2手机镜头的镜片主要用的都是塑料非球面，重点考虑其非球面特性，而○数码相机主要用的都是球面玻璃透镜。在材质上的研宄也有所不同。塑料镜片的重量明显轻于玻璃镜片。
3用来感光的芯片不同，手机镜头用芯片，而数码相机用的是CCD芯片。
○5.1光学塑料
光学塑料具有很好的光学特性，通过机械加工、化学工艺加工的辅助手段，能够得到品质优良，精度高密的光学元件，是一种非晶体有机高聚物。近几年随着模具加工制造的发展，光学塑料的研究也得到蓬勃发展，由于它在可见光的透射率可以达到92%左右，与玻璃很接近，在红外、紫外方面的透射率甚至优于玻璃材料，加上成本较低，质量较轻等特点，在航天、航空、兵器、通讯、家电、医疗器械、照相、摄影、激光、红外灯光电技术领域，都得到越来越广泛的应用，目前的光学塑料已经发展到几十种，可以根据不同的特性，制成各种光学零部件。
5.2非球面概述
随着光学加工工艺和检测技术的不断提高，非球面光学元件已经在国防领域、空间科学领域、核能领域、工业领域、民品领域都得到了广泛的应用。在高精度领域里，主要应用在航空航天的系统里、光学数据的存储、空间遥感测绘方面、激光核聚变、光刻等光学系统；在中精度领域里，主要应用在照相视频系统、红外探测、投影电视、光纤、医疗器械、打印机、扫描仪等等。
使用非球面镜片有很多优点，它可惜消除光线在传输过程中产生的各种像差，其面型上的每个区带的半径都有所不同，不像球面上的点只有一个半径，对于球8
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面来说，其面型仅仅是一个二次函数，而非球面函数甚至达到了次以上，它没有一定的曲率半径，而是在其球面半径的基础上做出了细微的切削，通过给出的高次系数，将球面边缘切削成了能够消除像差的高次非球面。其优点主要表现在：
1能够大大的提高像质，能够弥补球面镜片对于像差校正方面的缺陷，极○大的提高成像的质量。
○2普通的光学球面镜头，在高倍率的时候容易产生畸变而使得图像失真，尤其是在手机镜头这种大视场的系统中，畸变会更大，将高次非球面引入手机镜头的系统中，能很好的控制镜头的边缘对光的折射，消除光在通过镜片边缘时产生的失真。
○3由于其具有很好的校正像差的能力，枚非球面镜片的校正像差的能力能够替代多枚球面镜片组合的校正像差能力所以能够简化镜头的结构，因此能够获得更大的相对孔径。
○4随着镜头结构的简化，能减轻整个系统的重量和体积并提高整个系统的透光率。
但是，尽管非球面在性能上有很大的优势，但是在加工工艺上和检测方面存在一定的困难。因为非球面一般情况下只有一个对称轴，加上各区带的曲率半径不同，在检测方面也有很大的困难。
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参考文献
[1]邸允柱手机用数码相机芯片：推动可拍照手机市场持续增长中国电子报，2003,12.
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[3[李广，王建业，张燕万像素手机镜头的设计应用光学，2011,03-0420-06.
[4]李文静万像素手机镜头的光学设计激光与光电子学进展.2009.46（1）：56-59.
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[6]张萍，王诚，宋东墦，等万像素手机镜头设计应用光学，：2009,30（6）：934-938.
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[8]郁道银谈恒英工程光学北京：机械工业出版社，1999,15-103.
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完成时间
2017年5月30日
高分辨率手机镜头的光学设计与性能仿真
高分辨率手机镜头的光学设计与性能仿真
摘要：手机的数码相机功能指的是手机是否可以通过内置或是外接的数码相机进行拍摄静态图片或短片拍摄，作为手机的一项新的附加功能，手机的数码相机功能得到了迅速的发展。针对目前国内高像素手机镜头的快速发展，本文对整个手机镜头发展历史与现状以及发展趋势，设备原理及其制造材料加以了阐述。
关键字：手机镜头/发展/原理/未来
1.手机镜头的历史背景
手机拍照功能的日益发展带动了整个手机镜头产业的进步，作为手机产业中重要的一环，手机的拍照功能的竞争己经到了一个白热化的阶段，这就带动了手机镜头产业的飞速发展，市场规模和需求不断增大，手机对传感器的需求量，已经超过电子产品的整个市场，成为最大。
前几年，全球的手机出货量达到惊人的百亿部，这种格局的改变带动了整个产业的火热度，从而提升整体的业界水平。智能手机的高清晰度及其功能效果更能在同类行业里形成明显的价格优势，加上三星、苹果等大企业在各自品牌上，对拍照功能的优势进行品牌效应的手段，更使得手机镜头行的发展得到长足的进步。
镜头行业的高速发展，究其原因，其一源于移动终端的高速发展。平板电脑与智能手机目前的发展潜力非常大，成长最快，并且搭载了双镜头的模式。随着人生活水平的提高，加上3G/4G业务的广泛应用这种双镜头模式的技术提升，也是未来终端镜头技术发展的重点；其二，高像素手机的使用比例步步攀升，这种使用比例的迅速提高，促使镜头市场的规模也不断的增加，从iphone4搭载了500万像素的镜头开始以后快速发展指到现在普遍手机都会有1300万像素的手机镜头最高可达5000万像素以上。
近几年来，计算机自动控制技术得到广泛的发展与应用，镀膜技术，高精密数控加工技术的单点金刚石加工技术，新型材料的研发与使用，非球面技术的研
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高分辨率手机镜头的光学设计与性能仿真
究与发展，以及图像处理的白平衡，灰度二进制算法等一些硬件、软件的发展，都对手机镜头的高像素、高像质的目标提供了强有力的支撑。
从2000年全球第一款支持拍摄功能的手机问世以来，这款搭载11万像素COMS镜头的手机成为了手机拍照技术上革命性的突破，在中国市场，诺基亚配带的30万像素的手机开辟了中国可拍照手机的新型之路，随后手机摄像头的像素持续发展，从30万、130万，逐渐发展到800万、1000万乃至1300万，到了2016年，国内1300万像素的镜头已经成为智能手机的标准配置，而5000万像素这种曾经不敢想象的高端镜头也逐渐被应用到智能手机上。
2.手机镜头的发展趋势
在2000年到2006可拍照手机的强势发展阶段，各种镜头的厂商比拼的是的像素，通过提升传感器的像素的个数来较多传达图片信息量来提升图像的质量，手机的像素也从10万像素迅速提升到千万级别，而在2010年以后，像素的增长速度已经放缓，至今1300万像素是主流产品。
在对图像质量要求的前提下，目前对手机机体轻薄化的趋势越来越明显，这在2006年至今的手机发展的机形上可以明显看出来。越来越薄的手机备受人们的喜爱，在市场所占的份额也比较大，苹果手机的s系列在世界范围内都得到了相当大的认可，其他厂商也纷纷效仿，并都取得了自己在平板手机标志性的机型，得以畅销。
但那些极端的追求拍照功能的手机，并没有在市场上得到发展，如：一些可以外接各种镜头的手机，还有一些改变空间结构，屏幕可以旋转的，将镜头设计在手机对侧，为了增大内置空间的手机。这些手机没有考虑手机的多功能效果，而逐渐被市场所淘汰。而手机对焦方式的变革，也正是由于对手机轻薄化的强烈需求而造成的。鉴于对画质的要求，当时主流的镜头开始由数码变焦幵始向光学变焦过度，这样虽然可以减少图片在传输过程中信息的损失，但是也大大的增加了手机的厚度，于是，光学变焦又开始向数码变焦变革。
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3.手机镜头的基本原理
3.1手机镜头的结构
手机镜头的结构与普通摄影镜头的结构区别不大，但是受限于手机厚度，所以其装配空间很小，由于其本身的整体结构比较小，所以需要的精度比较高，复杂的结构容易带入较大的误差，加工起来也不能保证误差在允许范围内。装配时也容易造成配合不好，而产生偏心、倾斜的现象。镜片和镜筒之间的配合釆用过盈配合，防止镜片在镜筒内松动，一般情况下，第一枚镜片和第二枚镜片的公差敏感度比较大，所以两枚镜片采用了紧扣式的配合，两枚镜片通过端面的凸出和凹陷配合在一起，可以降低公差，保证同轴度。
3.2手机镜头的工作原理
手机镜头的工作原理为：景物通过手机镜头生成的光学图像投射到图像传感器的表面上，然后转换为电信号，电信号再通过A/D(模数转换）转换后，变成数字图像信号，然后再将数字图像信号交给数字信号处理芯片（DSP）中进行加工处理，再通过接口传输到电脑中处理，通过显示器就可以看到景物的画面了。
4.手机镜头未来的发展方向
这两年智能手机的硬件比拼进入白热化，手机的拍照能力也成为衡量一款手机性能的重要标准，而最能反应拍照能力的量化标准就是手机的像素。手机摄像头 的像素数在这几年的增幅很快：2010年是500万，2011和2012年800万是标配，在去年，许多手机已经提升到了1300万像素。而在今年，这个数字增加到1600万，甚至是2000万。当然也不乏诺基亚这样在手机像素一条道走到黑的厂商，拿出4100万的“怪兽”级像素惊诧世人。在一定程度上来 说，众多手机的像素已经超越了卡片相机甚至是中低端的单反。这么看来，一味再提高手机的像素似乎已经没有必要，那么手机摄像头未来的发展方向究竟在哪里？
提升对焦速度
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高分辨率手机镜头的光学设计与性能仿真
如今大多数智能手机采用的是“对比检测”自动对焦，分析附近像素的对比度要确定哪个区域应该对焦。这一技术不足之处是，不合适在弱光环境中使用，此外对焦速度也不是特别理想。相比这一技术，现在比较先进的有助于提升对焦速度的技术有：相位对焦技术和闭环式马达镜头技术
(1)相位检测技术
相位检测技术其实是一个常会出现在单反相机中的颇为出名的技术，相较于传统的对比检测技术，采用完全不同的工作原理，主要是分析通过相机镜头的光线来确定哪个物品应该对焦。这是一个非常复杂的过程，不过最基本的就是相位检测。
在iPhone6和iPhone6 Plus发布期间，苹果花费了较长的时间谈论了其iSight相机的“Focus Pixels”新功能，新功能的加入使iPhone6的对焦速度达到了iPhone 5s的两倍，这实际上就是相位检测自动对焦技术。事实上，今年年初发布的三星Galaxy S5成为全球率先使用该技术的智能手机。现在iPhone6和iPhone6 Plus则是第二款使用该技术的智能手机。
(2)闭环马达镜头
除了苹果三星采用的相位对焦技术，还有一种现行的比较好的技术就是闭环马达自动对焦技术。它是由早先的开环马达对焦技术发展而来，开环式自动对焦的问题 是比较费时间，因为镜组在运动到位置的时候不会马上停止，会因为惯性等因素在预想位置上晃动，所以需要一个稳定时间之后才能维持。而闭环式由于自带反馈控 制，这个时间要短的多，而且停在预想位置领域上的概率要比开环高得多，也就是一般宣传的速度快、精度高。目前这一技术在众多国产品牌手机上可以看到，例如 vivo、联想等。
提升暗光拍摄效果
手机拍照环境越来越多变，暗光环境就是其中之一。提升暗光拍摄效果也是众多厂商努力的一个方向。同样，提升暗光拍摄效果也有多种方法。
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高分辨率手机镜头的光学设计与性能仿真
(1)采用更大Sensor
近日，在德国科隆Photokina 2014影像展上推出的拍照手机Lumix CM1即将上市，松下Lumix CM1这次搭载了2000万像素1英寸图像传感器和Venus
Engine图像引擎，不仅传感器尺寸大小秒杀了索尼Xperia Z系列和GALAXY Note
4等机型所采用1/2.3英寸图像传感器，而且更是超越了诺基亚808 Pureview所配的1/1.2英寸传感器，这意味着该机将拥有更好的照片画质以及更优异的高感效果。
(2)光学防抖
光学防抖(简称OIS)是依靠特殊的镜头或者CCD感光元件的结构在最大程度的降低操作者在使用过程中由于抖动造成影像不稳定。光学防抖对于暗光拍照，以及拍摄视频的确起到了不小的作用，优势比较大。
自从诺基亚采用这一技术以来越来越多的手机加入光学防抖功能。不过按照目前的技术来看，带有光学防抖功能的手机摄像头通常比较厚，在视觉上会感觉凸出一 部分，影响整体美观，此外目前光学防抖的手机摄像头成本比较高，支持这一功能的手机售价也相对贵一些，所以在选择上，是否愿意牺牲美观和付出更高的价格来 换取更稳定的画质，就仁者见仁，智者见智了。
(3)Sensor支持更高的ISO
在使用数码相机或者手机拍照时，我们时常用到ISO这个参数。ISO就是感光度的意思，通过ISO来调节等效感光度的大小，可以改变光源多少，最终所呈现出来的结果就是能够让照片的亮度发生不同的变化。
在索尼最新旗舰Xperia Z3中，采用新一代2070万像素1/2.3英寸Exmor™
RS影像传感器 ，ISO更是达到了史无前例的12800，配合索尼SteadyShot防抖技术， 其夜拍能力应该极其强悍。
提升相机处理能力
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高分辨率手机镜头的光学设计与性能仿真
除了以上提到的手机相机内部硬件的提升外，在手机相机软硬件结合的处理能力上也有文章可做。例如运用在高速摄像机上的高速连拍、慢动作视频等，虽然手机 在速度和清晰度上还不能和价值几十万的摄像机媲美，但通过拍摄一些日常生活的画面，通过软件编辑出一些特效图片和视频还是相当有趣的。这方面比较经典的相 机应用，例如诺基亚的智能连拍、HTC的Zoe功能等等。
此外，随着手机图形处理能力的提升，越来越多的手机开始向4K视频进发，从最初的支持播放4K发展到现在可以拍摄4K。4K即4096×2160的像素 分辨率，其视频在画质上具有非常明显的优势，无论色彩的层次和画面精细度，4K视频都要强于现在主流的1080P视频。当然，关于4K视频的发展也存在颇多争议，首先4K视频容量大小十分惊人，一部手机拍摄两个小时左右的4K视频容量将在数百G以上，恐怕现在没有那个手机能存得下。另外，想要更好的体验4K视频，必须将视频在60寸以上的电视上进行放映才能达到最佳观看效果，显然不能够很好的普及开来。
提升相机处理能力，与其说是拼技术倒不如说是拼创意，让手机拍摄不在单调，如同单反、高清摄像机一样，将其可玩性、可操作性提高才是最终目的。
改变摄像头设计形态
在软硬件都不断提升的同时，手机摄像头的设计形态也发生着改变。从最初简单的玻璃圆孔到如今大大的凸起的圆头，甚至是类似Lumia1020“奥利奥”，当然大部分是对硬件技术做出的妥协设计。
不过，也有不少在手机摄像头形态上推陈出新的，例如OPPO N3的旋转式摄像头。作为OPPO N1的进化版，N3与生俱来的206°自由旋转再次跃进，电动旋转结构实现了史无前例的电动旋转镜头。独特的旋转镜头，结合特有的操控方式，让OPPO N3拥有了自动全景、追踪趣拍等独特功能，给用户带来前所未有的拍照体验。可以说，OPPO N3的独特设计是国产手机这几年少有的创新之作。
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高分辨率手机镜头的光学设计与性能仿真
在去年，关于摄像头的设计形态，Pelican Imaging公司的阵列式摄像头也一度成为热点。这个镜头是由 4*4 个子镜头组成阵列式镜头，每个镜头会单独捕捉捕捉一种颜色(红、绿、蓝)并合成为一张照片。这样拍出来的照片色彩会比较纯净，也能更好的抑制噪点。说到这 各位可能会觉得很熟悉，当时 HTC One 的
Ultrapixel 技术也曾被不少人误以为是这样类似的技术，但实际上 HTC One 那个摄像头就是拥有大感光元件并使用浓缩 430 万像素的技术。最近也有传闻流出，华为6 Plus上会使用类似的阵列式摄像头，值得期待。
采用新的CMOS结构
手机摄像头的发展短短几年可谓突飞猛进，但是根本性的技术并未有太多变化，传统CMOS成像技术一直被沿用下来。当然，这项技术也存在着一定的缺陷，由 于镜头和CMOS的结构，通常要求光线垂直入射，而边角处光线不免会斜射入感光元件。并且越是靠边，分到的光线就越少。因此，绝大部分镜头都会出现边缘变暗，画质劣化的情况。
索尼公司为了解决这一问题，开始着手设计新的CMOS结构，其中一种方法就是将传感器做成曲面。根据最新泄露的信息，索尼第一款曲面传感器的性能也非常好。能够在 ISO640 的情况下提供10.8档动态范围，作为对比，佳能那块
1800W 像素的“祖传 CMOS”的最高宽容度也只有约11.5档。而索尼这块传感器仅仅是2/3规格的，面积约为APS-C画幅的1/8，也就是说索尼这块曲面传感器用1/8 的面积提供了接近单反的画质！
如果手机能引入曲面传感器，画质又能有一次新的飞跃，在优化得当的情况下，可能达到目前中高端卡片机的水平，甚至高感会更强。到那个时候，用手机拍摄星空也许就真的是爱好者都能轻松办到的事情了。
综合以上，可以看出手机摄像头的发展除了高像素外，还有众多方面的发展潜力：从硬件配置、软件优化到设计形态、CMOS结构都可以不断改进，相信未来，手机摄像头能够逐渐缩小与单反之间的差距，在便携易用上逐渐战胜传统的卡片机。
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5.手机镜头与数码相机的区别
手机镜头与数码相机的原理相类似，它们的区别在于：
1光学系统的整体长度不同，手机镜头的设计主要难点就是长度的控制，○因为手机的发展趋势是轻薄化，所以要在有限的空间范围内设计像素高超的镜头；而数码相机首先追求的就是拍照画面的像质，其可用空间比较大，所以光学总长比较长。
2手机镜头的镜片主要用的都是塑料非球面，重点考虑其非球面特性，而○数码相机主要用的都是球面玻璃透镜。在材质上的研宄也有所不同。塑料镜片的重量明显轻于玻璃镜片。
3用来感光的芯片不同，手机镜头用芯片，而数码相机用的是CCD芯片。
○5.1光学塑料
光学塑料具有很好的光学特性，通过机械加工、化学工艺加工的辅助手段，能够得到品质优良，精度高密的光学元件，是一种非晶体有机高聚物。近几年随着模具加工制造的发展，光学塑料的研究也得到蓬勃发展，由于它在可见光的透射率可以达到92%左右，与玻璃很接近，在红外、紫外方面的透射率甚至优于玻璃材料，加上成本较低，质量较轻等特点，在航天、航空、兵器、通讯、家电、医疗器械、照相、摄影、激光、红外灯光电技术领域，都得到越来越广泛的应用，目前的光学塑料已经发展到几十种，可以根据不同的特性，制成各种光学零部件。
5.2非球面概述
随着光学加工工艺和检测技术的不断提高，非球面光学元件已经在国防领域、空间科学领域、核能领域、工业领域、民品领域都得到了广泛的应用。在高精度领域里，主要应用在航空航天的系统里、光学数据的存储、空间遥感测绘方面、激光核聚变、光刻等光学系统；在中精度领域里，主要应用在照相视频系统、红外探测、投影电视、光纤、医疗器械、打印机、扫描仪等等。
使用非球面镜片有很多优点，它可惜消除光线在传输过程中产生的各种像差，其面型上的每个区带的半径都有所不同，不像球面上的点只有一个半径，对于球8
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面来说，其面型仅仅是一个二次函数，而非球面函数甚至达到了次以上，它没有一定的曲率半径，而是在其球面半径的基础上做出了细微的切削，通过给出的高次系数，将球面边缘切削成了能够消除像差的高次非球面。其优点主要表现在：
1能够大大的提高像质，能够弥补球面镜片对于像差校正方面的缺陷，极○大的提高成像的质量。
○2普通的光学球面镜头，在高倍率的时候容易产生畸变而使得图像失真，尤其是在手机镜头这种大视场的系统中，畸变会更大，将高次非球面引入手机镜头的系统中，能很好的控制镜头的边缘对光的折射，消除光在通过镜片边缘时产生的失真。
○3由于其具有很好的校正像差的能力，枚非球面镜片的校正像差的能力能够替代多枚球面镜片组合的校正像差能力所以能够简化镜头的结构，因此能够获得更大的相对孔径。
○4随着镜头结构的简化，能减轻整个系统的重量和体积并提高整个系统的透光率。
但是，尽管非球面在性能上有很大的优势，但是在加工工艺上和检测方面存在一定的困难。因为非球面一般情况下只有一个对称轴，加上各区带的曲率半径不同，在检测方面也有很大的困难。
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