スマートフォンは、地球上で最もユビキタスな消費者技術の一つであり、多くのハイテク光学システムが搭載されています。ほとんどのスマートフォンには複数のカメラユニットが搭載されており、設計者やメーカーにとって、厳しい性能、コスト、サイズの要求を満たすことが課題となっています。このブログ記事では、Zemax のソリューションがどのようにしてこれらの課題を満たし、克服することができるのかをご紹介します。

スマートフォン用レンズモジュール

スマートフォンカメラのレンズモジュールは、それぞれが複数のレンズ素子を含む高度なものです。画像性能の向上が求められる一方で、スマートフォンの美観を高めるためにモジュールをできるだけ小さくする必要があるため、複雑な設計形状が必要となります。レンズの形状は非球面が多い。このようなレンズを低コストで大量に生産するには、プラスチックの射出成形がよく用いられる。

設計条件

スマートフォンのレンズは、広角で低F値であることが求められます。スマートフォンの薄型化に伴い、トラックの長さも5mm以下になることが多くなっています。OpticStudio では、Even タイプや Q タイプの非球面を含む、さまざまな表面タイプが用意されているため、設計者は仕様を満たすための柔軟な対応が可能です。

性能要件は非常に重要ですが、デザインが製造可能であること、そして製造した際に性能が発揮されることも同様に重要です。ここでは、いくつかの点が考慮されます。製造可能な特定のレンズ形状には制限があります。この場合も、OpticStudio には、局所的な最大傾斜などの特性を解析する機能があり、最適化の際にこれらを制御して、最終的な光学設計が製造可能であることを確認します。

射出成形技術は、大量生産されるモジュールに多くの利点をもたらす革新的なオプトメカニカル設計技術を可能にします。レンズは、複雑なエッジ形状で設計できるため、積み重ねることができ、組み立てが容易で、アライメントの必要もありません。

Zemax のツールは、射出成形された光学部品の可能性を最大限に引き出すことを容易にします。OpticStudio で作成された光学設計は、すべての光学情報をそのままに、ネイティブな CAD パーツにシームレスに変換することができます。また、OpticsBuilder では、メカエンジニアは、複雑なレンズエッジ、マウント機能、モジュールハウジングを作成することができます。このケースでは、レンズエッジが迷光の経路となり、画像を汚染する可能性があります。OpticsBuilder では、レンズ間にバッフルを作成できるだけでなく、設計チームが迷光の発生源を抑制する効果を理解することができます。