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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
    EN/e`S$)  
    随着智能手机的快速发展, 人们在追求高像素、高像质的拍照效果的同时,对手机镜头的要求也在不断提高。随着手机功能不断的增加和机身越来越轻薄化,携带方便、功能齐全的智能手机大有取代低端数码相机的趋势。因此对手机镜头分辨率的要求也越来越高。 y~-dQ7r  
    \$[; d:9j  
    图一:常见手机镜头结构
    pj/w9j G6  
    SU80i`  
    早期的镜头都是由单片凸透镜所构成。因为清晰度不佳,又会产生像差,而被改良成复式透镜,即以多片正负透镜的组合,来纠正各种像差或色差。现在的镜头大部分都由若干片透镜组成,有塑胶透镜或玻璃透镜。塑胶透镜通常采用塑胶原料依靠模具注塑而成。 *@SZ0   
    玻璃透镜通常采用高质量的光学玻璃制成,透镜又分为非球面透镜和球面透镜两类。目前手机镜头构造有:1P、1G1P、2P、1G2P、3P等,这里的1P、1G1P等是摄像头里光学镜片材质及数量组成的描述。数字代表镜头数量,字母代表材质,如G是玻璃材质,效果较好,价格较高。P是塑料材质,效果一般,价格便宜。 rQM$lJ[x  
    N}5'Hk4+  
    二. 设计要求
    c$AwJhl^]  
    光学塑料具有透光性好、重量轻、价格低等优点,手机镜头常用光学塑料作为透镜材料。现在我们需要设计一个6片塑料非球面+1片保护玻璃的手机镜头,具体要求如下: Z`{ZV5  
    X|wg7>kh*`  
    F/数=2 o|O|e9m(  
    波长在486 nm, 587 nm, 656 nm p|,3X*-ynx  
    焦距5.58mm,半视场角35° 2Pz)vnV"  
    相对照度﹥40% 2uy<wJE >  
    畸变<2% 7'1 +i  
    像元尺寸5um对应奈奎斯特频率处100cy/mm,全视场MTF﹥0.2 qG?svt  
    第一表面到像面距离6.5mm #[ZNiaWT  
    半像高3.905mm @?YO_</  
    摄像模块总长度较短,避免从手机机身突出。 8P[aX3T7G  
    @b5zHXF83E  
    三. 6P镜头
    hH])0C  
    初始结构通常采用计算法或者查找专利获取。本例采用Synopsys中的DSEARCH功能对于手机镜头进行仿真,读者感兴趣的也可以参考国外专利镜头,并对镜头进行一定的优化,以达到仿真效果。 "GY/2;  
    进行DSEARCH的搜索,得到如下十个结构,选取一个较好的结构如图所示。 WO<a^g {  
    SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果: B>Xfs ZS  
    q{E44 eQ7F  
    初始宏文件
    GiGXV @dq  
    请评论区留言联系工作人员获取代码
    RI</T3%~  
    1Bhd-  
    qrxn%#\XP  
    查看镜头结构数据表,发现镜头最低厚度被限制在1mm,作为一个手机镜头这并不是很合理。 hCFgZiH2  
    D/x!`&.sN  
    [t}\8^y  
    N,F$^ q6  
    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: GO<,zOqvU  
    ~]LkQQ'  
    N`1W"Rx!  
    eGr;PaG  
    查看数据表,厚度得以优化。 d]!`II  
    z [9f  
    =/zb$d cz  
    N:nhS3N<L  
    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)。 Htn''adg5  
    /ij)[WK@  
    优化后的结构如图所示: `%oJa`  
    #'lqE)T  
    H4{CiZ  
    Rt=zqfJ  
    查看镜头的MTF图: <]e0TU?bk  
    (#?k|e"Y"`  
    f9FEH7S68  
    bxR6@  
    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。 JT(6Uf  
    S%{^@L+V  
    M`u&-6  
    相对照度与畸变与畸变也都满足了设计需求。 W3aFao>!OZ  
    /.m &rS  
    U?.cbB,  
     
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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