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    [原创]SYNOPSYS 光学设计软件课程八十二:手机镜头设计 [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: 2024-08-10
    一.概述
    QW6F24  
    随着智能手机的快速发展, 人们在追求高像素、高像质的拍照效果的同时,对手机镜头的要求也在不断提高。随着手机功能不断的增加和机身越来越轻薄化,携带方便、功能齐全的智能手机大有取代低端数码相机的趋势。因此对手机镜头分辨率的要求也越来越高。 j/3827jw=  
    (S0MqX*  
    图一:常见手机镜头结构
    jC ,foqL  
    wX8T;bo&  
    早期的镜头都是由单片凸透镜所构成。因为清晰度不佳,又会产生像差,而被改良成复式透镜,即以多片正负透镜的组合,来纠正各种像差或色差。现在的镜头大部分都由若干片透镜组成,有塑胶透镜或玻璃透镜。塑胶透镜通常采用塑胶原料依靠模具注塑而成。 &|iFhf[o  
    玻璃透镜通常采用高质量的光学玻璃制成,透镜又分为非球面透镜和球面透镜两类。目前手机镜头构造有:1P、1G1P、2P、1G2P、3P等,这里的1P、1G1P等是摄像头里光学镜片材质及数量组成的描述。数字代表镜头数量,字母代表材质,如G是玻璃材质,效果较好,价格较高。P是塑料材质,效果一般,价格便宜。 rOyK==8/Fg  
    !tCw)cou  
    二. 设计要求
    =+~e44!~D  
    光学塑料具有透光性好、重量轻、价格低等优点,手机镜头常用光学塑料作为透镜材料。现在我们需要设计一个6片塑料非球面+1片保护玻璃的手机镜头,具体要求如下: !cE>L~cza  
    vrm[sP  
    F/数=2 )+wBS3BC  
    波长在486 nm, 587 nm, 656 nm Z66akr  
    焦距5.58mm,半视场角35° @cAv8i K  
    相对照度﹥40% D^=_408\  
    畸变<2% .oH0yNFX  
    像元尺寸5um对应奈奎斯特频率处100cy/mm,全视场MTF﹥0.2 r^ S 4 I&  
    第一表面到像面距离6.5mm ;WJ}zjo >  
    半像高3.905mm )s,L:{<  
    摄像模块总长度较短,避免从手机机身突出。 ~l}rYi>g%  
    9@./=5N~3  
    三. 6P镜头
    :g2?)Er-  
    初始结构通常采用计算法或者查找专利获取。本例采用Synopsys中的DSEARCH功能对于手机镜头进行仿真,读者感兴趣的也可以参考国外专利镜头,并对镜头进行一定的优化,以达到仿真效果。 ( Z\OqG  
    进行DSEARCH的搜索,得到如下十个结构,选取一个较好的结构如图所示。 Bt[`p\p@  
    SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果: %Z 9<La  
    Ul^/Dh  
    初始宏文件
    =`xk|86f  
    请评论区留言联系工作人员获取代码
    { > {|3  
    *I`Sc|A  
    WSn^P~vC  
    查看镜头结构数据表,发现镜头最低厚度被限制在1mm,作为一个手机镜头这并不是很合理。 vI{JBWE,S  
    #w*1 !  
    zwN;CD1  
    IQMk:  
    使用TLIMIT命令以及SLIMIT命令重新设置最小值,再度交给DESEARCH进行搜索,DESEARCH搜索会出现个别镜面之间出现重叠,应避免使用这种结构。获得如下的结构: ,]i ^/fT  
    JHwkLAuz  
    w}G2m)(  
    Z{EHV7  
    查看数据表,厚度得以优化。 -. L)-%wIV  
    _Hl[Fit<j1  
    @SDsd^N{2P  
    xM9EO(u  
    由光扇图可知,镜头仍具有较大的像差,使用DESEARCH自动生成的优化宏对镜头进行优化,并模拟退火(50,2,50)。 S+R<wv ,6  
    Vs]+MAL  
    优化后的结构如图所示: BXO(B'1)]  
    P.gk'\<k  
    lInq=  
    24:;vcb  
    查看镜头的MTF图: ; @ h{-@  
    +)^F9LPl  
    n }7DL8  
    SGZOfTcY  
    可以看到MTF满足全视场大于0.2,接着查看相对照度与畸变。 [Oxmg?W  
    H;k;%Zg;  
    HLg/=VF7?  
    相对照度与畸变与畸变也都满足了设计需求。  LS,/EGJ  
    >^Klq`"?g=  
    -TU7GCb=  
     
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    离线sdtvcx
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    只看该作者 1楼 发表于: 2024-08-20
    谢谢分享,学习学习
    离线qqppzf
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    只看该作者 2楼 发表于: 2024-10-10
    谢谢分享