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    [原创]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 [复制链接]

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    离线小火龙果
     
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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2024-07-15
    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。 JM$.O;y -  
    6x{<e4<n  
    同时,由于湖泊海洋研究者、水产养殖者对水域监控的需求,水下镜头的研究也在不断发展。与陆地镜头相比,水下监控镜头面临着光线被水吸收、水下杂质对光产生强烈散射等各类问题,这些都会影响镜头最终的成像结果。 VUU]Pu &  
    u}hF8eD  
    &UHPX?x  
    现在的水下镜头以视场角小、总长大为主,而在此给出一个短焦距水下广角镜头的案例: }|)R   
    1. 波段:VIS -OZ 5vH0  
    2. FNUM=2.33 _S0+;9fhY  
    3. 视场角:2w=92° x90*yaw>h  
    4. 焦距:f=12 igf )Hb;5  
    5. 总长:VL≤65 Kz8:UG(  
    s,VXc/  
    设计流程: &tR(n$ M@>  
    =?0lA_ 0  
    初始宏文件联系工作人员领取:后缀为DOCE OY-w?'p?W  
    R  
    对应镜头文件:后缀为rle !#ri5{od  
    q*jNH\|  
    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 4 fV3Ear=j  
    Q3W#`6jpF  
    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。 }'"Gr%jf(  
    ,"-Rf<q/  
    gB,G.QM*6  
    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。 Z]w# vLR  
    pV p:@0h  
    !4"sX+z9  
    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。 Rn%N&1 Ef  
    Fh7'[>onw  
    }S-DB#6  
    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。 FX <b:#  
    _GQz!YA  
    NMO-u3<6.  
    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。 MjfFf} @  
    UCrh/bTm  
    3q[WHwmm  
    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。  1iT\df  
    gJt`?8t  
    Bc-yxjsw  
    .ujT!{>v/  
    [36,eK  
    最后结果图如下: tqPx$s  
    b<I9 MR  
    DQ.v+C,  
    uNbH\qd=  
    x Ha=3n  
    查看各项参数,达到设计要求。 U7mozHS,:9  
    `7aDEzmJ  
    I7QCYB|  
    :^ i9]  
    O[17";P  
    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。 ~d{.ng 4K  
     
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