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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。 Lz`_&&6  
S+-V16{i  
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。 ,TQ;DxB}=E  
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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: \|C~VU@  
1. 波段:VIS r<_qU3Eaj  
2. FNUM=2.33 0Q:l,\lY  
3. 视场角:2w=92° e+wINW  
4. 焦距:f=12 fOz.kK[]  
5. 总长:VL≤65 sO8F0@%aH(  
CjmF2[|  
设计流程: ~.J{yrJ&  
@BI;H V%k  
初始宏文件联系工作人员领取:后缀为DOCE NnO%D^P]  
}ZfdjF8N!  
对应镜头文件:后缀为rle U/>l>J5  
kwrM3nq  
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。 ;~Q`TWC  
[attachment=129325]
[attachment=129326]
MZdj!(hO  
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。 BYb"[qPV  
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2:&QBwr+;  
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。 QzV%m0  
~f?brQ?  
[attachment=129327]
[attachment=129328]
lO8GnkLE  
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。 Gn 1  
c) _u^Dh  
[attachment=129329]
[attachment=129330]
a*!9RQ  
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。 (4FZK7Fm  
gmtS3,  
t9&=; s  
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。 "Q;Vy t  
]|B_3* A  
Ny]]L  
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。 OZ2faf  
G( #EW+  
sxPvi0>  
[attachment=129331]
hj=k[t|g}  
Cuo"6, M  
最后结果图如下: XZj3x',;  
f:ep~5] G  
Dx.hM[  
[attachment=129332]
[attachment=129333]
[attachment=129334]
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查看各项参数,达到设计要求。 kf_*=ER  
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[attachment=129337]
[attachment=129338]
[attachment=129336]
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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。 _`xhP-,`S  
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