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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
    FZ@8&T   
    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。 EWp'zbWP  
    Y6ORI  
    图一:常见手机镜头结构
    jx-8%dxtZ  
    |7:{vA5  
    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。 wg{Y6X yH  
    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。 9 :FzSD  
    W<OO:B.ty  
    二. 设计要求
    c 6$n:  
    光学塑料具有透光性好、重量轻、价格低等优点,手机镜头常用光学塑料作为透镜材料。现在我们需要设计一个6片塑料非球面+1片保护玻璃的手机镜头,具体要求如下: InfUH8./t  
    JNSH'9!n6  
    F/数=2 nH(H k%~  
    波长在486 nm, 587 nm, 656 nm a^MR"i>@G  
    焦距5.58mm,半视场角35° z! DD'8r>  
    相对照度﹥40% nk+*M9r|I  
    畸变<2% yL%k5cO$N  
    像元尺寸5um对应奈奎斯特频率处100cy/mm,全视场MTF﹥0.2 }ej-Lu,b3  
    第一表面到像面距离6.5mm D OGg=`XK1  
    半像高3.905mm #7dM %  
    摄像模块总长度较短,避免从手机机身突出。 !Z`xwk"!  
    ealh>Y  
    三. 6P镜头
    2apQ4)6#[H  
    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。 d +Bz pS@p  
    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。 *l\vqgv.Z  
    SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果: 'P,F)*kh  
    V[BlT|t  
    初始宏文件
    #Cz6c%yK  
    请评论区留言联系工作人员获取代码
    9KLhAYaq  
    G)wIxm$?0  
    i4*!t.eI  
    查看镜头结构数据表,发现镜头最低厚度被限制在1mm,作为一个手机镜头这并不是很合理。 PdD| 3B&  
    * S>,5R0k  
    0CS80 pC  
    C%+>uzVIw  
    使用TLIMIT命令以及SLIMIT命令重新设置最小值,再度交给DESEARCH进行搜索,DESEARCH搜索会出现个别镜面之间出现重叠,应避免使用这种结构。获得如下的结构: k.CHMl]  
    ne\N1`AU  
    ?FRQ!R  
    kzcD}?mSS  
    查看数据表,厚度得以优化。 j])nkm7_  
    .`Ts'0vVy  
    Ch9A6?=Hj8  
    `L<)9*  
    由光扇图可知,镜头仍具有较大的像差,使用DESEARCH自动生成的优化宏对镜头进行优化,并模拟退火(50,2,50)。 gDJ@s    
    ,9;d"ce  
    优化后的结构如图所示: w_ po47S4  
    ,*$/2nB^  
    tHo0q<.oX  
    B(%bBhs  
    查看镜头的MTF图:  p3r1lUw  
    e`Z3{H}  
    k^PqB+P!  
    vDAv/l9  
    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。 SY}iU@xo  
    ,As78^E{  
    |fk,&5s  
    相对照度与畸变与畸变也都满足了设计需求。 AH(O"v`  
    xR, ;^R|C  
    8@a|~\3-  
     
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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