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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
    b)Da6fp  
    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。 zHZfp_I  
    SDO:Gma  
    图一:常见手机镜头结构
    $&Vba@v  
    <i</pA  
    早期的镜头都是由单片凸透镜所构成。因为清晰度不佳,又会产生像差,而被改良成复式透镜,即以多片正负透镜的组合,来纠正各种像差或色差。现在的镜头大部分都由若干片透镜组成,有塑胶透镜或玻璃透镜。塑胶透镜通常采用塑胶原料依靠模具注塑而成。 {{Ox%Zm  
    玻璃透镜通常采用高质量的光学玻璃制成,透镜又分为非球面透镜和球面透镜两类。目前手机镜头构造有:1P、1G1P、2P、1G2P、3P等,这里的1P、1G1P等是摄像头里光学镜片材质及数量组成的描述。数字代表镜头数量,字母代表材质,如G是玻璃材质,效果较好,价格较高。P是塑料材质,效果一般,价格便宜。 Z/G#3-5)p  
    jDb\4QyC  
    二. 设计要求
    zgEN2d  
    光学塑料具有透光性好、重量轻、价格低等优点,手机镜头常用光学塑料作为透镜材料。现在我们需要设计一个6片塑料非球面+1片保护玻璃的手机镜头,具体要求如下: >"b W'  
    wrgB =o  
    F/数=2 ;!S5P(  
    波长在486 nm, 587 nm, 656 nm \^" Vqx  
    焦距5.58mm,半视场角35° G`O*AQ}[  
    相对照度﹥40% n]$rLm%^  
    畸变<2% AF"7 _  
    像元尺寸5um对应奈奎斯特频率处100cy/mm,全视场MTF﹥0.2 9)W3\I>U-  
    第一表面到像面距离6.5mm g]: [^p  
    半像高3.905mm M9R'ONYAa  
    摄像模块总长度较短,避免从手机机身突出。 wB0vpt5f  
    81:%Z&?vRl  
    三. 6P镜头
    eZ(ThA*2=t  
    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。 ub~ t}  
    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。 o}:x-Y  
    SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果: PB$beQ  
    G)I` M4}*n  
    初始宏文件
    m8{8r>6*  
    请评论区留言联系工作人员获取代码
    ptT-{vG  
    T.;{f{  
    yPtE5"(o  
    查看镜头结构数据表,发现镜头最低厚度被限制在1mm,作为一个手机镜头这并不是很合理。 TYGI f4z  
    lL:!d.{  
    Itr 4 Pr  
    bpZA% {GS  
    使用TLIMIT命令以及SLIMIT命令重新设置最小值,再度交给DESEARCH进行搜索,DESEARCH搜索会出现个别镜面之间出现重叠,应避免使用这种结构。获得如下的结构: U&BCd$  
    PY7H0\S)  
    __ 9FQ{Ra  
    x6R M)rr  
    查看数据表,厚度得以优化。 e`g+Jf`AT  
    ?j/FYi  
    )m;*d7l~p  
    W..*!UGl  
    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)。 3JQ7Cc>  
    @ !su7  
    优化后的结构如图所示: Wjl2S+Cc  
    q`r| DcN~  
    H%Gz"  
    G$TO'Ciu:  
    查看镜头的MTF图: rN|=cn  
    l%_K$$C  
    VBi gUK4  
    ^zV_ vB)n  
    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。 o=7,U/{D!  
    d~~, 5E  
    D#1R$4M=  
    相对照度与畸变与畸变也都满足了设计需求。 Y|r7gy9%  
    :5CyR3P  
    njxLeD e-  
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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