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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
    m5!~PG:_  
    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。 /RVy?)hVT#  
    ]Gk;n/! B  
    图一:常见手机镜头结构
    8v$ 2*$  
    Bw;gl^:UG  
    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。 l;*/F`>c  
    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。 $;kFuJF  
    ^?pf.E!F`  
    二. 设计要求
    (HNxo{t  
    光学塑料具有透光性好、重量轻、价格低等优点,手机镜头常用光学塑料作为透镜材料。现在我们需要设计一个6片塑料非球面+1片保护玻璃的手机镜头,具体要求如下: s}2TJa  
    {FYWQ!L  
    F/数=2 4( Q_J4}P  
    波长在486 nm, 587 nm, 656 nm bYPkqitqz  
    焦距5.58mm,半视场角35° eWKFs)C]  
    相对照度﹥40%  {{hp;&x  
    畸变<2%  HaJs)j  
    像元尺寸5um对应奈奎斯特频率处100cy/mm,全视场MTF﹥0.2 o!R.QI^2VT  
    第一表面到像面距离6.5mm 4?+K:e #F  
    半像高3.905mm T1$fu(f  
    摄像模块总长度较短,避免从手机机身突出。 baLO~C  
    oXC|q-(C  
    三. 6P镜头
    V=$ pXpro%  
    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。 F52%og~N  
    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。 9((BOq  
    SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果: tcDWx:Q  
    QO1pwrX<  
    初始宏文件
    %7w=;]ym  
    请评论区留言联系工作人员获取代码
    U2v;[>=]  
    &zuPt5G|  
    VI xGD#m  
    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。 <x QvS^|[  
     H7`JqS  
    968<yO]  
    jeKqS  
    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: :n#8/'%1  
    AnF"+<  
    6?;U[eV  
    :B^YK].  
    查看数据表,厚度得以优化。 mu#I F'|b  
    1X8P v*,  
    ZmLA4<  
    u+5&^"72,  
    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)。 +9^V9]{Vo  
    Z\lJE>1  
    优化后的结构如图所示: _GhP{ C$  
    ~Q+E""  
    0W_olnZ  
    P O*;V<^  
    查看镜头的MTF图: CF,-l B  
    r\PO?1  
    FT F`-}Hz  
    I cJy$+  
    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。 OLH[F  
    T!f+H?6  
    _p^?_  
    相对照度与畸变与畸变也都满足了设计需求。 #QUQC2P(~  
    u=6LPwiI  
    Cs!z3QU  
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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