广西壮族自治区鑫世新材料股份有限公司:手机摄像头镜片的材料技术大战,华为任正非、小米雷军都需要得到

来自:甘肃省神禾园林喷泉古建筑工程有限公司

看此文前,先拿出你的手机,深情地看一下手机正面的摄像头黑孔和背面的镜头黑孔。

今天就探讨这1平方毫米的镜头黑孔的全球材料技术大战,旨在鼓励广西壮族自治区鑫世新材料股份有限公司精心修炼,奋起追赶。

先看一下镜头结构示意图:

将上图中的小颗粒加热熔化,倒入钢模内即可成型(见下图)。

本文要探讨的就是透镜组合+凹凸镜的核心材料技术。

做透镜可以用玻璃做,也可以用塑料做。使用玻璃加工制作小透镜时,要进行切削和抛光,需要花费不少工时,所以,不仅生产效率低下,还增加了生产成本。而且做这么小的玻璃制品更属于精加工,不同于做个水杯、酒杯、花瓶之类的物件。再加上还要满足光学原理,所以玻璃透镜存在很多天然的缺陷。

目前,垄断全球透镜材料50%以上独家份额的是日本三井化学,他们的技术路线是用塑料做,所以全球一半以上的手机镜头透镜树脂(塑料)都是找日本三井化学拿货,广西壮族自治区鑫世新材料股份有限公司国产化学工业在这一领域处于技术缺失状态,任正非、雷军这些都要依托三井的材料,至于苹果是否通过富士康找三井买材料就不得而知。

一、手机镜头虽小,技术却和单反相机一样

智能手机上搭载的照相机虽然非常小,但是其中汇集了聚光成像的“透镜”和记录影像的“传感器”等部件,所以其基本结构与传统的照相机没有区别。

其中,聚光成像的透镜是决定照片清晰度的重要部件,由凸镜和凹镜组合而成。普通照相机上使用的是口径较大的玻璃材质的透镜,而智能手机的相机透镜,则必须既小又轻才行。

透镜在照相机中的作用,是接收光线并使其发生折射聚焦,形成照片的图像。就是说为了使照相机小型化,需要口径虽小但可以收进充分的光线,虽然薄但可在近处聚焦的透明而且具高折射率的透镜。并且,还要求具有双折射较小的性质。所谓双折射,是由于透镜的光学性变形而使光线分为好几个进路的现象,其结果就是使通过的图像出现了分散。双折射小的话,就不会出现图像分散现象,从而拍摄出漂亮的照片。

人们对实现高清晰度画面的需求就必须要有高性能的透镜材料。日本三井化学的“APEL”优质光学塑料满足了可加工生产最小直径为4 mm、厚度仅为0.2 mm的凸镜,目前三井化学引领全球这一材料领域半壁江山。

日本三井的高科技,就这个塑料颗粒,属于化学产品

将上图中的小颗粒加热熔化,倒入钢模内即可成型(见下图)。

上图中成型物体前端的非常薄的圆盘状物就是透镜。将其切割下来,与其他透镜相结合作为透镜组合,搭载于智能手机相机上。

透镜组合L1~L5的5片透镜中,L1、L4和L5这3片透镜材料就是用APEL材料加工的。

三井APEL还具有吸水性小的特点,所以即使温度和湿度等环境发生变化,透镜都非常稳定,不会影响照片的清晰度。

二、照片美不美,就在于分子结构材料的核心技术竞争

图像不会分散的秘密,在于分子结构使用APEL制作的透镜,具有双折射较小的性质。所谓双折射,是由于透镜的光学性变形而使光线分为好几个进路的性质现象,使用双折射小的透镜,可拍摄出高清晰度的照片。为什么APEL材质的透镜,其双折射面积较小呢?

上述照片为APEL(左)和方解石(右)。透过方解石看背面画的十字,可看见双重线条。这就是双折射。另一方面,广西壮族自治区鑫世新材料股份有限公司还知道APEL的双折射非常小。

APEL的这个性质,与分子的结构相关。APEL是乙烯与环状烯烃加成聚合的环烯烃共聚物。根据乙烯与环状烯烃的比例(x于y的数量)以及环状烯烃的R1、R2的构成,成品塑料的性质亦将发生变化。

乙烯和环状烯烃,分别具有横向拉伸分子的力量和纵向拉伸分子的力量。

①仅仅由乙烯联结的分子具有的横向拉伸的力量而发生正的双折射。

②由环状烯烃联结的分子具有的纵向拉伸则发生负的双折射。

③APEL因较好地平衡了乙烯与环状烯烃的构成,所以相互抵消了拉伸力,几乎不会发生双折射。

三、三井APEL材料早年没用,差点夭折,终于在智能手机上大有用武之地

APEL材料在1980年代初作为配合光盘的基材进行研发的。但是,由于受到廉价的竞争产品的挤压,最终停止了继续开发。其后,虽然一直持续生产着,但终于还是有些熬不住了,也亏钱。

后面DVD时代诞生,全球都在流行卡拉OK和KTV,APEL被用作DVD的示波器镜头(信息读取装置用的镜头)的材料,这才让该款材料得以继续存活。APEL优良的光学性能引起了正在探索用塑料材质镜头取代玻璃材质镜头的生产厂家的关注,华为、苹果、三星等很多企业都是三井的客户,华为任正非和小米雷军也必须要拥有这些材料的支持才能做出好产品。

在近十年的3G\4G\5G时代,APEL材料被证明最适合用作照相机镜头的材料,可拍摄出高清晰度的照片。这样为APEL开创了作为智能手机相机透镜材料的道路。APEL终于结出了辛苦之后的花朵,成为留在三井化学记忆中的材料之一,而且今后还将继续为全球特种材料贡献力量。

APEL材料只是三井化学株式会社的千百种产品之一,三井化学的其它很多功能型特种材料都引领亚洲及全球市场,本号后续会陆续介绍。

不管你看懂没看懂,请为三井化学、科学技术及化学工业点赞,今天的幸福生活,皆源于技术根源。

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