非球面鏡頭設計
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
非球面鏡頭設計的實例教程
課程四十：從 DSEARCH 開始設計非球面相機鏡頭
在開發(fā)一款現(xiàn)代手機鏡頭或針孔相機時，設計師們越來越多地使用非球面。它們通常是很小的塑料元件，盡管制作模具很昂貴，但鏡頭可以大量生產(chǎn)，成本很低。甚至可以用法蘭機直接模壓到元件上，使組裝更簡單，這種方法可以使某些元件尺寸保持在非常小的公差范圍內(nèi)。
為幫助設計此類系統(tǒng)，DSEARCH? 可以對具有非球面的系統(tǒng)進行全局搜索。建議用戶閱讀 SYNOPSYS? 用戶手冊中關于這一強大功能的介紹。我們在此給出一個如何將DSEARCH 用于典型系統(tǒng)的示例。
PROJ ! 開始項目的計時器
CCW ! 清除命令窗口
CORE 16 ! 使用16個核心以提高速度
DSEARCH 1 QUIET ! 啟動DSEARCH；將最好的鏡頭放在庫中的位置1。SYSTEM ! 定義系統(tǒng)規(guī)格
ID DSEARCH ASPHERIC CAMERA LENS ! 識別ID
OBB 0 41.3 .285 !
展開 評價函數(shù)值為0.037，我們有一個很棒的設計！
9 GTB H BSC7
我們將表面9上的材料更改為客戶想要使用的真正的玻璃材料：Hoya型BSC7。 為此，我們打開WorkSheet（WS）并在編輯窗格中鍵入
9 GTB H BSC7
單擊“更新”，然后保存檢查點。 該模型已被替換。 現(xiàn)在我們打開真實玻璃菜單（MRG）并選擇U目錄。 該目錄沒有普通的光學玻璃 - 但它確實有塑料材料。 當您指定U目錄時，ARGLASS程序（從MRG對話框運行）會自動選擇塑膠材料，并且替換RLE文件中指定為PLASTIC的GLM。 它有兩種模式; 它可以按數(shù)字順序替換鏡頭，或者可以對它們進行分類，以便它首先取代最遠離真實材料的鏡頭。 第二個選項有時更好，因此我們在MRG對話框中選擇Sort，選擇Quiet選項，然后選擇OK。
有時換成真正的玻璃材料會導致光線故障。 程序調(diào)整曲率以保持元件光焦度，但如果存在非球面項，則某些光線仍然可能失效。 如果發(fā)生這種情況，請在更改其他材料后再次運行ARGLASS。 這通常有效。
現(xiàn)在都是真實的材料。 為了確保我們有一個最佳設計，我們刪除PANT文件中的GLM變量（或將它們更改為單個VLIST GLM ALL，這只會改變鏡頭中已有的GLM），并進一步優(yōu)化。 現(xiàn)在是時候嘗試更多的非球面項了。 我們在PANT文件中添加了如下命令
VY 1 G 10
VY 2 G 10
VY 3 G 10
VY 4 G 10
并再次優(yōu)化。但是現(xiàn)在全視場的OPD TFAN開始向上邊緣光線偏離。
因此，我們在AANT文件中添加了一個新命令行，并進行了更多優(yōu)化。 結果好多了！
M 0 .5 A P OPD 1 0 1
以下是此設計的MTF曲線。 它接近完美。
展開 概述
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? AGT非球面自動G項測試
? ASY列出非球面項系數(shù)
? ADEF與非球面最接近擬合球面
? ADEF非球面條紋圖
設置工作目錄
選擇Dbook工作目錄
二維圖
FETCH 6
優(yōu)化
點擊 按鈕，打開C24M1.MAC
點擊 按鈕
使用AGT 來查看添加一些通用的非球面項是否會改進，將測試表面1的高階項 G 3,6,10 和 16，將評價函數(shù)降低1％或更多
AGT自動G項測試
在PANT文件前添加AGT 5 QUIET 1 .01 3 6 10 16
點擊 按鈕
ADA的意思是Automatic DOE Assignment，自動衍射光學元件分配
ASY列出非球面項系數(shù)
在Command Window中輸入ASY，該程序報告只有第 G 3 項有用，ASY 列表給出了非球面項系數(shù)
ADEF與非球面最接近擬合球面
ADEF 1 PLOT，ADEF意思是Analyze，DEFormed surface，分析變形表面
表面1與最接近球面(CFS)，的最大垂直差異有5.8μm。
展開 課程二十：設計容易制造與加工的非球面
在本課中，我們展示如何將球面替換成非球面，從而改善像質(zhì)。然后我們重新優(yōu)化它，控制非球面與最接近球面（CFS）的 RMS 偏離，以便更容易制造。
這是一個初始鏡頭，一個校正不佳的三片式鏡頭：
（如果您想自己運行此案例，始鏡頭名為 6.RLE。）
讓我們做一個簡單的優(yōu)化運行。首先，我們只使用球面。這是 MACro：
鏡頭質(zhì)量得到改善，但 5 階球差和 3 階球差沒有得到平衡：
轉換成非球面。將下面的命令行添加到 PANT 文件并重新優(yōu)化。
VY 1 G 3
VY 1 G 6
VY 1 G 10
正如所期望的那樣，現(xiàn)在鏡頭要好得多 - 但是非球面看起來如何？ASY 列表給出了系數(shù)：
我們使用了22個 G 非球面系數(shù)項中的三個。查看該表面與最貼近的球面的貼合程度（CFS）。
輸入命令 ADEF 1 PLOT
該圖表顯示與 CFS 有很大不同。這可能難以準確控制。讓我們繼續(xù)優(yōu)化，是否能得到更容易制作的非球面。在 PANT 文件中添加
VY 1 G 3
VY 1 G 6
VY 1 G 10
VY 1 G 16
在AANT文件中添加了這些
M 0 100 CLINK
ADEF 1
CD1 FILE 6
= CD1
然后運行這個宏，
這里我們使用 CLINK 選項，它使優(yōu)化程序運行下一個命令（在這種情況下為 ADEF ），然后從文件緩沖區(qū)中獲取所需的數(shù)量。（要了解此強大功能，請在中鍵入 HELP CLINKCW）。
SYNOPSYS 已經(jīng)有了這種分析的命令，如用戶手冊的第 10.3.3 節(jié)所述，但如果沒有，你會怎么做？
展開 課程五十九：短焦微型非球面投影物鏡設計
投影物鏡通常指 LCD、DLP、LCOS 等投影儀使用的物鏡。
投影物鏡有以下特點：
1.投影物鏡的物是空間光調(diào)制器 SLM ，包括上面提到的 LCD 和 DLP ，它決定了物鏡的視場線和分辨率，從而影響系統(tǒng)外形尺寸和信息量。但實際設計時會倒置設計，將其放在像面。
2.像方遠心：在像空間中，出瞳位于無限遠，所有視場的主光線都和光軸平行，從而和 SLM 垂直，這是空間光調(diào)制器物理效應的基本要求。
3.大部分物鏡帶有一個耦合棱鏡，如 LCD 投影儀的 X 棱鏡和 DLP 投影儀的 TIE 棱鏡，這些棱鏡厚度較大，對像差有較大的影響，是整個成像光路的一部分。
4.定焦和變焦物鏡：為了適應不同的應用環(huán)境，投影物鏡大部分是變焦物鏡。
技術指標：
1.焦距：f=9mm，
2.相對孔徑：D/f=1/1.8
3.全視場：FOV=46°
4.總長小于等于40mm
5.鏡片數(shù)為5片
6.光學系統(tǒng)為像方遠心光路
7.畸變<3%
8.成像器件 DMD 尺寸為1/3英寸
9.投影效果：100mm處畫像對角線長85mm
10.在63lp/mm，中心線對 MTF>0.45，全視場>0.3
搜索宏文件：
請掃描文章底部二維碼聯(lián)系工作人員獲取代碼
搜索出來的初始結構：
基本參數(shù)：
物高為-42.4475，滿足100mm處畫像對角線長85mm。
畸變：
MTF：
由上圖可知，畸變和 MTF 基本已滿足要求。
展開 
非球面鏡頭設計的相關專題、標簽、搜索
非球面鏡頭設計的最新內(nèi)容
投影物鏡通常指 LCD、DLP、LCOS 等投影儀使用的物鏡。投影物鏡有以下特點：
1. 投影物鏡的物是空間光調(diào)制器 SLM，包括上面提到的 LCD 和 DLP，它決定了物鏡的視場線和分辨率，從而影響系統(tǒng)外形尺寸和信息量。但實際設計時會倒置設計，將其放在像面。
2. 像方遠心：在像空間中，出瞳位于無限遠，所有視場的主光線都和光軸平行，從而和 SLM 垂直。這是空間光調(diào)制器物理效應的基本要求
課程五十九：短焦微型非球面投影物鏡設計
投影物鏡通常指 LCD、DLP、LCOS 等投影儀使用的物鏡。
投影物鏡有以下特點：
1.投影物鏡的物是空間光調(diào)制器 SLM ，包括上面提到的 LCD 和 DLP ，它決定了物鏡的視場線和分辨率，從而影響系統(tǒng)外形尺寸和信息量。但實際設計時會倒置設計，將其放在像面。
2.像方遠心：在像空間中，出瞳位于無限遠，所有視場的主光線都和光軸平行
課程四十：從 DSEARCH 開始設計非球面相機鏡頭
在開發(fā)一款現(xiàn)代手機鏡頭或針孔相機時，設計師們越來越多地使用非球面。
課程二十：設計容易制造與加工的非球面
在本課中，我們展示如何將球面替換成非球面，從而改善像質(zhì)。然后我們重新優(yōu)化它，控制非球面與最接近球面（CFS）的 RMS 偏離，以便更容易制造。
這是一個初始鏡頭，一個校正不佳的三片式鏡頭：
（如果您想自己運行此案例，始鏡頭名為 6.RLE。）
讓我們做一個簡單的優(yōu)化運行。首先，我們只使用球面。這是 MACro：
在開發(fā)一款現(xiàn)代手機鏡頭或針孔間諜相機時，設計師們越來越多地使用非球面。它們通常是很小的塑膠元件，盡管制作模具很昂貴，但鏡頭可以大量生產(chǎn)，成本很低。甚至可以用法蘭機直接模壓到元件上，使組裝更簡單，這種方法可以使某些元件尺寸保持在非常小的公差范圍內(nèi)。
為幫助設計此類系統(tǒng)，Dsearch?可以對具有非球面的系統(tǒng)進行全局搜索。 建議用戶閱讀SYNOPSYS?用戶手冊中關于這一強大功能的介紹。 我們在此給出一個如何將
概述
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? AGT非球面自動G項測試
? ASY列出非球面項系數(shù)
? ADEF與非球面最接近擬合球面
? ADEF非球面條紋圖
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選擇Dbook工作目錄
二維圖
FETCH 6
優(yōu)化
點擊 按鈕，打開C24M1.MAC
點擊 按鈕
使用
概述
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參考Donald Dilworth
