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    [原创]SYNOPSYS 光学设计软件课程七十八:短焦距水下广角监控镜头设计 [复制链接]

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    离线小火龙果
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-07-15
    随着生活水平的提高,人们对自身安全越来越重视,安防监控领域也随之发展,监控镜头被广泛用于大家的生产和生活当中。在安防项目里,广角摄像机体现出了它强大的优势,能够轻松实现同一时间监控更大的区域。 59u }W 0  
    6gDN`e,@  
    同时,由于湖泊海洋研究者、水产养殖者对水域监控的需求,水下镜头的研究也在不断发展。与陆地镜头相比,水下监控镜头面临着光线被水吸收、水下杂质对光产生强烈散射等各类问题,这些都会影响镜头最终的成像结果。 _[BP 0\dPW  
    h*\%vr  
    Pq$n5fZC !  
    现在的水下镜头以视场角小、总长大为主,而在此给出一个短焦距水下广角镜头的案例: jP.dDYc  
    1. 波段:VIS XiWmV  ?  
    2. FNUM=2.33 :ws<-Qy  
    3. 视场角:2w=92° f o3}W^0  
    4. 焦距:f=12 d=/F}yP~?s  
    5. 总长:VL≤65 OyIw>Wfv  
    SpBy3wd  
    设计流程: LS[]=Mk@1  
    $??I/6  
    初始宏文件联系工作人员领取:后缀为DOCE vY3h3o  
    Mtx4'WZ  
    对应镜头文件:后缀为rle c+ie8Q!  
    .xkM.g4{~  
    将案例设计目标输入DSEARCH中,synopsys可以自动搜索最匹配的十个初始结构,从中选取一个作为初始结构进行后续优化 8ao_i=&x  
    #'}*dy/  
    查看初始结构发现像质较差,我们可以在优化宏窗口中输入AAA 4,插入四片非球面来进行改善。 | -H& o]  
    DY*N|OnqJ  
    ]?4hyN   
    选择默认的评价函数,对其一阶特性、F数等参数进行优化,同时控制边缘厚度、中心厚度,进行模拟退火以达到全局最小值,结果如下图。 0jfuBj5!  
    zH r_!~  
    3so %gvY.'  
    一阶特性基本达到要求后,对其像质进行优化。查看其三阶像差,发现其畸变与像散较高,且MTF曲线较差。先对三阶像差进行优化,直到三阶像差数值降到小数点后一位。 "dlV k~  
    v$9y,^p@e  
    r JB}qYD  
    像差优化完成后,开始优化MTF。选择使用GSO指令对波相差进行优化,并保留对F数及畸变的约束,并进行模拟退火。直到0视场和0.5视场的MTF曲线呈现出比较好的结果。 #-J>NWdt  
    yhJ@(tu.Gd  
    ar,7S&s H  
    此时,MTF曲线还有0视场的结果比较差,更改为评价函数10,使用GSHEAR,继续进行优化和模拟退火。 Gc7=  
    `]aeI'[}R  
    J}t%p(mb  
    当所有视场的MTF曲线都呈现良好结果时,在命令窗口输入 MRG ,插入真实玻璃,选择成都光明玻璃库。 ;.C\Ss<>*  
    &^nGtW%a 9  
    /wG2vE8e  
    :!QAC@  
    \M-OC5fQv  
    最后结果图如下: l,).p  
    An@t?#4gxi  
    Q2> gU#  
    .+qpk*V\  
    5V-I1B&  
    查看各项参数,达到设计要求。 5r0YA IJ  
    mkpMfPt  
    -\MG}5?!  
    I1J-)R+  
    Hr C+Yjp  
    至此,短焦距水下广角镜头的初步设计完成。各位读者可以自行尝试本案例的搭建,也可以尝试通过缩短总长,减少非球面数来设计更优秀的镜头结构,感谢阅读。 O.M 1@w]  
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