SYNOPSYS 光学设计软件课程八十二:手机镜头设计
一.概述 ,~1k:>njY~ 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。 uCuB>x& cqs.[0 z#B
[attachment=129870] 图一:常见手机镜头结构 ao .vB']T ZADMtsk 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。 TKAs@X,t 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。 9xzow,mi <pHm=q/U
二. 设计要求 ,tyPZR_ 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: ZbdGI@ 8{i}^.p F/数=2 [ @"6:tTU 波长在486 nm, 587 nm, 656 nm HB}rpiB 焦距5.58mm,半视场角35° Lq;iR 相对照度﹥40% F|5Au>t 畸变<2% Nz`v+sp 像元尺寸5um对应奈奎斯特频率处100cy/mm,全视场MTF﹥0.2 pO:]3qv 第一表面到像面距离6.5mm cRbA+0m> 半像高3.905mm n4+q7 摄像模块总长度较短,避免从手机机身突出。 6\K\d_x e?+-~]0
三. 6P镜头 jg{2Sxf!c 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。 ~re}6-? 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。 +s8R]3NJ_H SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果: qsbo"29 m0v.[61
初始宏文件 D g0rVV6c
请评论区留言联系工作人员获取代码 kAPSVTH$v
[attachment=129871] [attachment=129872] } -;)G~h/"
+By '6?22 查看镜头结构数据表,发现镜头最低厚度被限制在1mm,作为一个手机镜头这并不是很合理。 ' F9gp!s8~ Qb/:E}h]$
[attachment=129873] "Z,T%]
X~"p]V_ 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: `Z5dRLrd 6G"UXNa,
[attachment=129874] S1y6G/e9
N_iy4W(NU 查看数据表,厚度得以优化。 H2#o
X y1PyH
[attachment=129875] MO7R3PP
~XuV:K3 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)。 vWeY[>oGur *xsBFCRU 优化后的结构如图所示: ~:f..|JM G&1bhi52
[attachment=129876] ?(d1;/0v>
C<(oaeQY 查看镜头的MTF图: {xov8M (Y7zaAG]
[attachment=129877] S-gO
=dKjTBR S' 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。 L_vl%ii- HSROgBNI:
[attachment=129878] [attachment=129879] <n#X~}i)
相对照度与畸变与畸变也都满足了设计需求。 `m<O!I"A
<YU4RZ P,'%$DLDg
|