| 小火龙果 |
2024-07-15 16:37 |
SYNOPSYS 光学设计软件课程七十八：短焦距水下广角监控镜头设计
随着生活水平的提高，人们对自身安全越来越重视，安防监控领域也随之发展，监控镜头被广泛用于大家的生产和生活当中。在安防项目里，广角摄像机体现出了它强大的优势，能够轻松实现同一时间监控更大的区域。 !5'4FUl J
-F(luRBS(W
同时，由于湖泊海洋研究者、水产养殖者对水域监控的需求，水下镜头的研究也在不断发展。与陆地镜头相比，水下监控镜头面临着光线被水吸收、水下杂质对光产生强烈散射等各类问题，这些都会影响镜头最终的成像结果。 U go!
Y9-F\t=~
7z{N}
现在的水下镜头以视场角小、总长大为主，而在此给出一个短焦距水下广角镜头的案例： P ( -
1. 波段：VIS r(>812^\
2. FNUM=2.33 *N: $,xf
3. 视场角：2w=92° 2xUgM}e
4. 焦距：f=12 Txl|F\nK`
5. 总长：VL≤65 d=D#cs;\
cBbumf 9C
设计流程： [CI0N
I6F
+2tFX
初始宏文件联系工作人员领取:后缀为DOCE q77qdm q7
& E6V'*<93
对应镜头文件：后缀为rle FbMtor
@ G!Ir"Q
将案例设计目标输入DSEARCH中，synopsys可以自动搜索最匹配的十个初始结构，从中选取一个作为初始结构进行后续优化。 W!"QtEJ,
[attachment=129325] [attachment=129326] :
Wtpg
查看初始结构发现像质较差，我们可以在优化宏窗口中输入AAA 4,插入四片非球面来进行改善。 ukVBC"Ny
Xk'Pc0@a
`<P:l y.
选择默认的评价函数，对其一阶特性、F数等参数进行优化，同时控制边缘厚度、中心厚度，进行模拟退火以达到全局最小值，结果如下图。 _Wk*h}x
y8C8~ -&OK
[attachment=129327] [attachment=129328] 86cnEj=
一阶特性基本达到要求后，对其像质进行优化。查看其三阶像差，发现其畸变与像散较高，且MTF曲线较差。先对三阶像差进行优化，直到三阶像差数值降到小数点后一位。 MSBrI3MqQ
@d^DU5ats>
[attachment=129329] [attachment=129330] Y~!A"$
像差优化完成后，开始优化MTF。选择使用GSO指令对波相差进行优化，并保留对F数及畸变的约束，并进行模拟退火。直到0视场和0.5视场的MTF曲线呈现出比较好的结果。 g'w"U9tjO
pd `m//G
SmvMjZ+7Y
此时，MTF曲线还有0视场的结果比较差，更改为评价函数10，使用GSHEAR，继续进行优化和模拟退火。 G=gU|& (
k{S8q?Gc
4i&Rd1#0dI
当所有视场的MTF曲线都呈现良好结果时，在命令窗口输入 MRG ，插入真实玻璃，选择成都光明玻璃库。 Zl'/Mx g
T.')XKP)1N
ai? N!RX%H
[attachment=129331] oa=TlBk<
gMZ+kP`
最后结果图如下： \
qq
EbX!;z
NX8hFw R
[attachment=129332] [attachment=129333] [attachment=129334] &w`DF,k|
ZNDi;6e
查看各项参数，达到设计要求。 g]N'6La
2 A";o E
f8WI@]1F
[attachment=129335] [attachment=129337] [attachment=129338] [attachment=129336] SO STtuT
g) ZMU^1
至此，短焦距水下广角镜头的初步设计完成。各位读者可以自行尝试本案例的搭建，也可以尝试通过缩短总长，减少非球面数来设计更优秀的镜头结构，感谢阅读。 ~: 0w%
|
|