第七期 专题:手机镜头镀膜介绍
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- 发布时间:2021-03-24
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【概要描述】AR膜,字面意思是减反射膜,又称增透膜,主要功能是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光,从而增加这些元件的透光量。减反射膜是应用最广、产量最大的一种光学薄膜,在摄像头领域中,增透膜是不可缺少的,否则,无法达到应用的要求。 就拿一个由6块透镜加镜头保护片组成的手机摄像头来说,假定每个玻璃和空气的界面有4%的反射,没有增透的镜头光透过率为55%,镀多层AR膜(剩余的反射为0.5%)的为93%。
第七期 专题:手机镜头镀膜介绍
【概要描述】AR膜,字面意思是减反射膜,又称增透膜,主要功能是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光,从而增加这些元件的透光量。减反射膜是应用最广、产量最大的一种光学薄膜,在摄像头领域中,增透膜是不可缺少的,否则,无法达到应用的要求。 就拿一个由6块透镜加镜头保护片组成的手机摄像头来说,假定每个玻璃和空气的界面有4%的反射,没有增透的镜头光透过率为55%,镀多层AR膜(剩余的反射为0.5%)的为93%。
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上期对光学薄膜常用优化算法进行了介绍。考虑到手机镜头镀膜的巨大用户量,本期插播一个专题,对手机镜头镀膜各项指标、测量方法和镀膜工艺相关性进行简要介绍。
1. AR介绍
AR膜,字面意思是减反射膜,又称增透膜,主要功能是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光,从而增加这些元件的透光量。减反射膜是应用最广、产量最大的一种光学薄膜,在摄像头领域中,增透膜是不可缺少的,否则,无法达到应用的要求。 就拿一个由6块透镜加镜头保护片组成的手机摄像头来说,假定每个玻璃和空气的界面有4%的反射,没有增透的镜头光透过率为55%,镀多层AR膜(剩余的反射为0.5%)的为93%。
2. Camera Lens镀膜面
手机Camera Lens 镀膜有多种要求,典型的有两种镀膜结构。第一种如下图所示。一面AR,一般AF。单面透过率主要以绿色和蓝紫色居多,如下光谱图所示。
第二种如下结构示意图所示。一面AR,一面AR+AF。薄膜主要以浅绿色居多,双面镀膜后的光谱如下所示。
3. 信赖性测试
手机镜头在实际应用中,可能会面临风沙、盐雾、潮湿、挤压、刮擦等各种复杂的环境。为确保镜头能够在这些环境中正常工作,必须具有区别于一般光学镜头的特殊性能。衡量这些特殊性能的测试,业内称之为信赖性测试。
下面所述之检测方法和指标是一般性的概述,而非特指某款产品,也没有涵盖所有指标,仅供各位工程师参考。
3.1 透过率检测
用以确保镜头整体具有良好的透光率。通常要求AR面镀膜为绿色,单面镀膜后的光谱要求为:Tave>95%,Tmin>93%@420-680nm;AF面为紫色,单面镀膜后的光谱要求为:T>95%@550nm。由于摄像头孔直径比较小,一般为3~5mm,因此需使用特殊光度计(光纤穿透式)进行测量,如下图所示,测量光斑最小直径可达0.2mm。
3.2 水滴角和耐磨检测
检测薄膜的抗摩擦能力,以及耐油污防指纹等能力。镀膜后初始水滴角通常≥110°,经过钢丝绒耐磨后,要求水滴角≥100°。钢丝绒型号:#0000,负载1kg压力,测试压头面积2×2cm,以40cycle/min的速度,40mm左右的行程,在陪镀片表面来回摩擦2500个循环。下图为从左至右依次为耐磨实验机及水滴角测量仪器。
3.3 盐雾检测
主要是确定镜片对盐雾等腐蚀气候环境的抵御能力。在35℃±1℃的密闭环境中,PH值在6.5-7.2范围内,用5%±1%的NaCl溶液连续24h、48h、72h对镜片进行盐水喷雾检测要求不一样,对应的时间不一样,实验时间到后从实验箱中取出,自来水进行冲洗表面的盐水,并在室内放置2小时后检测油墨有无脱膜变色。 下图为盐雾检测设备式样。
3.4 静压检测
检测镜头的抗挤压性能。金属棒直径2-8mm半球形头对镜片中心进行挤压,以10mm/min的速度,施加5kg力,保持2S,镜片不能有裂痕或破损。
3.5 水煮检测
利用加速老化试验,检测薄膜在室外环境中的性能。常用仪器为恒温水浴锅净水加热至并保持在80℃±2℃,产品放入水中,水煮30min后取出室内放置2h,AR膜层无脱落,无裂纹,无变色。
3.6 热冲击检测
检测薄膜在超高温和严寒环境中的性能。试验片在-40℃/1h~85℃/1h(为1cycle)的环境里进行30cycle放置(tr, tf 5分钟以内),共60h,常温放置2h后测试特性,用3M胶带垂直方向强力拉3次。测试后不能有变色,龟裂,脱离等不良现象。实验仪器如下所示。
3.7 高温高湿检测
检测薄膜的高温高湿环境中的性能。温度50℃,湿度95%, 72h放置常温下4小时后,用3M胶带垂直方向强力拉3次,测试后不能有变色,龟裂,脱离等不良。部分高低温冲击设备也具有这种测量能力。
3.8 附着力检测
最直观反映薄膜机械性能的测试。在实验片上以2mm间距划棋格,然后3M胶带粘贴,沿垂直方向强力拉1次,如果一个棋格2/3以上面积掉落,则判定为不良品。
3.9 硬度测试
检测薄膜的硬度。检测方法为,45°铅笔硬度测试,在一定负载下利用不同型号铅笔对样品表面进行刮划,评价表面硬度。通常采用三棱测试专用铅笔测试。铅笔硬度等级由软到硬,依次为6B, 5B,4B,3B,2B,B,HB,F,H,2H,3H, 4H, 5H, 6H, 7H ,8H, 9H。一般薄膜要求大于5H,特殊要求>9H。
注意:上述指标及评价方法可能是企业流行的方法,但并非普适性的规范指标。咱国家国标对薄膜的各项指标都有非常详细的说明。对于一份严格规范的图纸,其各项指标都应该遵守国标定义。下面左图为光学薄膜相关国标封面,右图为国标部分内容。
需要这份国标的同行,可以留言“环测国标”向小编索取。
4. 薄膜性能与工艺关系
薄膜的各项特性都与薄膜工艺息息相关,小编依据自己经验,从理论上对工艺和特性之间的关系进行简要概述,供各位工程师参考。
检测项目 |
工艺相关性 |
光谱检测 |
用反射率测试不能反应吸收问题,尽量透过率直接测试 |
水滴角和耐磨 |
与AF药种类和蒸镀工艺相关,适当增加AF膜厚度可改善 |
附着力测试 |
与打底层膜料相关;注意薄膜应力匹配 |
盐雾测试 |
与膜料种类相关,提高致密度会改善 |
静压检测 |
与膜料种类相关;注意薄膜应力匹配 |
水煮测试 |
与打底层膜料相关;提高致密度会有明显改善 |
温度冲击 |
与应力匹配相关 |
硬度 |
与基板、膜料和镀膜工艺相关,提高致密度或用硬膜会有改善 |
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