| 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。 !LJ4
S
im@QJ :
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。 /RI"a^&9A
w/e?K4
n.=Zw2FE
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： <~zPt &C]V
1. 波段：VIS abw5Gz@Ag
2. FNUM=2.33 OCELG~
3. 视场角：2w=92° o]D YS,v
4. 焦距：f=12 ldn KV&N
5. 总长：VL≤65 9y*2AaxW
8 GeJ%^0o}
设计流程： mLfY^&2Pr
M q='| 0,
初始宏文件联系工作人员领取:后缀为DOCE U%n>(!d
,W B KN)%u
对应镜头文件：后缀为rle gh `]Ox A
7/K L<T9@
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。 p,BoiYdi
[attachment=129325] [attachment=129326] 05Q4$P
查看初始结构发现像质较差，我们可以在优化宏窗口中输入AAA 4,插入四片非球面来进行改善。 Gkm {b[
u6 Yp ,!+
7c!#e=W@B
选择默认的评价函数，对其一阶特性、F数等参数进行优化，同时控制边缘厚度、中心厚度，进行模拟退火以达到全局最小值，结果如下图。 XEBj =5sG
^% L;FGaA
[attachment=129327] [attachment=129328] DWS#q|j`"
一阶特性基本达到要求后，对其像质进行优化。查看其三阶像差，发现其畸变与像散较高，且MTF曲线较差。先对三阶像差进行优化，直到三阶像差数值降到小数点后一位。 (9{qT>eJg=
kqjj&{vPFJ
[attachment=129329] [attachment=129330] t +|t/1s2
像差优化完成后，开始优化MTF。选择使用GSO指令对波相差进行优化，并保留对F数及畸变的约束，并进行模拟退火。直到0视场和0.5视场的MTF曲线呈现出比较好的结果。 nrR2U`
9)>+r6t
.,f]'!5
此时，MTF曲线还有0视场的结果比较差，更改为评价函数10，使用GSHEAR，继续进行优化和模拟退火。 *M.,Yoj
1DlXsup&?#
?2q0[T?e
当所有视场的MTF曲线都呈现良好结果时，在命令窗口输入 MRG ，插入真实玻璃，选择成都光明玻璃库。 UrO& K]Z
NA$%Up
4K
]*bF 44
[attachment=129331] I|wC`VgB
M+I9k;N6&
最后结果图如下： $ /
g<h
o]WcODJdl
Z3U%Afl2{
[attachment=129332] [attachment=129333] [attachment=129334] =@c;%x
J%lrXm(l{
查看各项参数，达到设计要求。 0\ Tp/Ph
aQ- SrxmO8
%rV|{@J `
[attachment=129335] [attachment=129337] [attachment=129338] [attachment=129336] 2f1Q&S
CF:L#r
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。 { <1uV']x
|
|