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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。 L}U fd >*  
@y\M8C8  
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。 @MGc_"b  
y>m=A41:g  
DadlCEZv  
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: #%tN2cFDN  
1. 波段:VIS 0~N2MoOl^  
2. FNUM=2.33 a?9Ka!O4s  
3. 视场角:2w=92° s@bo df&  
4. 焦距:f=12 "(#]H;!W  
5. 总长:VL≤65 1QH5<)Oa  
,a,coeL  
设计流程: h3Z0NJ=xM  
<P1sK/IZb  
初始宏文件联系工作人员领取:后缀为DOCE KrT+Svm  
k@ZmI^  
对应镜头文件:后缀为rle $nbZ+~49  
GKKf#r74  
将案例设计目标输入DSEARCH中,synopsys可以自动搜索最匹配的十个初始结构,从中选取一个作为初始结构进行后续优化。 0 /JusQ  
[attachment=129325]
[attachment=129326]
7w{>bYP  
查看初始结构发现像质较差,我们可以在优化宏窗口中输入AAA 4,插入四片非球面来进行改善。 ~nG?>  
s|Acv4| V  
VDq?,4Kb  
选择默认的评价函数,对其一阶特性、F数等参数进行优化,同时控制边缘厚度、中心厚度,进行模拟退火以达到全局最小值,结果如下图。 !j?2HlIK+  
QR($KW(  
[attachment=129327]
[attachment=129328]
 OL|UOG  
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。 M7;P)da  
!'^gqaF+  
[attachment=129329]
[attachment=129330]
n +z5;'my  
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。 thjCfP   
Cuq=>J  
Y_49UtJIg  
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。 AA$-Lx(UJk  
/>z E$)'M  
bytAdS$3  
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。 e" f/  
Q}M% \v  
D f H>UA  
[attachment=129331]
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Em8C +EM  
最后结果图如下: kN*,3)T;}  
q8{) 27f,  
A~6:eappH  
[attachment=129332]
[attachment=129333]
[attachment=129334]
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}Q?, O  
查看各项参数,达到设计要求。 gZe(aGh  
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[attachment=129335]
[attachment=129337]
[attachment=129338]
[attachment=129336]
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I=)u:l c  
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。 Re{vO&.  
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