2、 做成旋转对称之后 ， 在进行镜头组装的时候 ， 镜片直接吹入镜筒 ， 旋转对称的结构 ， 实现自动对心
广角镜头拍摄的照片通常都存在一定程度的畸变 ， 通常视场角越大 ， 畸变越大 ， 变形越大 ， 严重影响观感 ， 当然也有些人特意会用鱼眼镜头追求这种圆形变形效果 ， 如下图所示 。
自由曲面 ， 就是舍弃了镜面面型旋转对称性的桎梏 ， 增加了面型的变化自由度 ， 从而给光学设计提供更大的自由度 ， 可以在更大程度上抑制镜头的畸变 。
手机镜头的示意图如下 ， 其中右侧的黄色区域表示CMOS传感器的感光区域 ， 在传统的光学设计中 ， 成像面的区域必须要全部覆盖全部的感光区域 ， 由于镜头是旋转对称的 ， 因此对于所有角度的剖切面 ， 其成像高度都是CA 。由于镜头和模组的装配存在公差波动 ， 为了避免镜头成像区域和图像传感器的感光区域错位 ， 通常在设计中会把成像区域做的比图像传感器更大一些 ， 如下图的MIC所示 。
从上面的示意图可知 ， 镜头的镜片都是旋转对称的 ， 但是CMOS图像传感器的感光区域是一个矩形 ， 不是旋转对称的 。为了便于大家观察 ， 我们把图像传感器转一个角度 ， 如下所示：
第一 ， 我们使用自由曲面的初衷 ， 是尽可能地单独控制不同视场区域的光线 ， 让不同区域的光线打到特定的传感器位置 ， 从而抑制畸变 。从上面的镜头剖切图可以明显发现 ， 越靠近镜头后端的镜片 ， 不同视场区域的光线束分得越开 ， 所以我们需要把自由曲面放在越靠后的镜片效能越高 。
第二 ， 同时我们还有考虑到 ， 如果使用多个自由曲面镜片的话 ， 两个镜片之间的所有面 ， 要实现point-to-point加工及对准任务 ， 几乎是mission impossible!
基于前面两点 ， 我们就可以知道 ， 仅仅使用了一片自由曲面镜片 ， 必然是最后一个镜片 。
我们前面推算出华为Mate40 Pro+的广角镜头视场角大约为127° ， 如果不使用自由曲面 ， 大概会有25%~27%的畸变 ， 使用了自由曲面镜片之后畸变可以缩减到7%~9% ， 讲数字可能大家没多少感觉 ， 直接上图 ， 看个美女养养眼 。
哎呦 ， 我发现这个美女周围没有比较明显的特征 ， 不好对比畸变对拍照的变形程度啊 ， 我们再换一组图片来看看：
对比下图中左右两个高层的弯曲程度 ， 25%的畸变降低到8%效果是非常明显的 ， 我们可以直观地感受到自由曲面对于去除畸变的提升作用是非常巨大的 。
【华为Mate40Pro+拍照评测，华为Mate40Pro+拍照好不好？】自由曲面的镜头的难度不在设计上 ， 由于自由曲面镜片的边缘用不到 ， 我们切成D-cut镜片做出一些装配用的对位特征 ， 也是可以解决装配问题的 。镜片的加工和成型是自由曲面镜片的难点 ， 像传统的旋转对称表面 ， 只要在一个剖切角度上面型确认OK就可以 ， 但是自由曲面需要确认表面上的所有点都在设计允许的公差范围内 ， 所以良率应该没有特别高 。随着超精密加工设备和超精密检测设备的不断发展 ， 这些问题都将不是问题 ， 自由曲面在光学领域必然会越来越普及 。
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