车载镜头初始结构设计及优化 | SYNOPSYS 光学设计软件第72课

dannie

确定设计目标参数，以下为本次设计的目标：

光学参数：

传感器型号  1/3.2" HD CMOS, SONY ISX017

有效像素数目  1280(H) x 960(V)

像素大小  3.5um x 3.5um

有效像素区域  4.480mm x 3.360 mm

焦距  待定

FN  ≤2

视场角  185°（4.48mm处最大视场）

总长  14-16mm

MTF  0视场  200LP/mm

        0.7视场  142LP/mm

畸变  <12.5%

相对照度y'=1.680mm   ≧85.0%

           y'=2.240mm   ≧70.0%

CRA  ﹤8.0°

有效波长  400nm~700nm

最大直径  15.5mm

广角前端

DSEARCH 搜索宏

搜索宏请评论区留言获取代码

运行搜索宏可以得到10个初始结构

从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析:

运行自动生成的 DSEARCH.OPT 优化宏

模拟退火（50,2,50）

查看畸变，没达到指标。

添加10阶非球面高阶项系数

在PANT部分加入

VY    5 G   10

VY    6 G   10

VY    7 G   10

VY    8 G   10

VY    9 G   10

VY   10 G   10

VY   11 G   10

VY   12 G   10

VY   13 G   10

VY   14 G   10

优化畸变

并在优化宏 AANT 中加入

M 2.24 1 A P YA 1

M 2.016 1 A P YA 0.9

M 1.792 1 A P YA 0.8

M 1.568 1 A P YA .7

M 0.896 1 A P YA .4

来优化畸变,,再次运行优化宏并模拟退火（50,2,50）

得到的结构

查看 MTF ,没有达到指标

添加16阶非球面高阶项系数

在 PANT 部分加入

VY    5 G   16

VY    6 G   16

VY    7 G   16

VY    8 G   16

VY    9 G   16

VY   10 G   16

VY   11 G   16

VY   12 G   16

VY   13 G   16

VY   14 G   16

同时注释掉所有 GSO 和 GNO

优化 MTF

在 AANT 部分加入以下指令

GSHEAR .33 0.038984 6 M 0 0 X

GSHEAR .33 0.019492 6 M .5 0 X

GSHEAR .33 0.019492 6 M .5 0 Y

GSHEAR .33 0.019492 6 M .75 0 X

GSHEAR .33 0.019492 6 M .75 0 Y

GSHEAR .33 0.019492 6 M .9 0 X

GSHEAR .33 0.019492 6 M .9 0 Y

GSHEAR .33 0.019492 6 M 1 0 X

GSHEAR .33 0.019492 6 M 1 0 Y

运行优化并模拟退火（50,2,50）

得到的结构

查看畸变

查看技术指标

查看 MTF 和相对照度

优化 MTF 、相对照度和 CRA

在优化宏中添加优化照度的指令，同时加入指令保持主光线角度

LLL 0.7 1 0.1 A P ILLUM 1

LLL 0.85 1 0.1 A P ILLUM 0.7

LUL 0.141 1 0.01 A P HH 1

再把 GSHEAR 的权重增加

运行优化宏并模拟退火（50,2,50）

按上述步骤逐步添加优化指令，逐步多次进行优化退火之后得到的结构:

插入真实光阑

畸变又变差了。考虑光阑对边缘光线像差有校正作用。

在 WS 窗口点击插入表面，在光路中间插入一个虚拟表面作为光阑

设置孔径光阑

WS 输入

APS  -9

CSTOP

WAP  2

修改优化宏

保留真实光阑

增大优化畸变的权重,运行优化并模拟退火（50,2,50)最后的结构,

最终结构数据

最终结果的指标

畸变图像和数据

照度

后续还需要进行更换真实材料（塑料）、公差分析等步骤。