| 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。 zYV{ |Z
Xuu&`U~%
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。 3" m]A/6C}
2Snb+,o2
m H\zSk
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： @*|VWH R
1. 波段：VIS iO ? AY
2. FNUM=2.33 7YD+zd:
3. 视场角：2w=92° o) XrC
4. 焦距：f=12 %JrZMs>
5. 总长：VL≤65 (F f}Y.4
<[\I`kzq
设计流程： h#Z[ "BG
OGg\VV'
初始宏文件联系工作人员领取:后缀为DOCE c45 s
#6
n[0u&m8
对应镜头文件：后缀为rle xgMh@@e
,V,mz?d ^9
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。 BW)-F (v
[attachment=129325] [attachment=129326] "'bl)^+?,
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。 ,93Uji[l
T`wDdqWbEG
by 'KJxl[
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。 ss%,
pk9Ics;y
[attachment=129327] [attachment=129328] wp&G ]/4m
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。 2, )>F"R
m|W17LhW{
[attachment=129329] [attachment=129330] 4 *qBu}(
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。 iG SJ\
AC1RP`c
BJwuN
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。 %Zk6K!MY#
;iuwIdo6c
WGn=3(4
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。 AwNr}9`
=oI[E~1<
GGEM&0*
[attachment=129331] GIzB1cl:
7iv o Q
最后结果图如下： uX1;
6}-No
=xm7i#1
[attachment=129332] [attachment=129333] [attachment=129334] }qM^J;u y
A]!0Z:{h%
查看各项参数，达到设计要求。 J-tqEK*
8^ } /T#l
3`yO&upk
[attachment=129335] [attachment=129337] [attachment=129338] [attachment=129336] nRc\!4
r\Y , *e
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。 0\XWdTj{
|
|