无码日韩精品一区二区免费_极品尤物一区二区三区_国产在线乱码一区二三区_内射女校花一区二区三区

首頁(yè) -> 登錄 -> 注冊(cè) -> 回復(fù)主題 -> 發(fā)表主題

光行天下 -> 訊技光電&黌論教育 -> 實(shí)際約束條件下成像系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)的生成 [點(diǎn)此返回論壇查看本帖完整版本]

[打印本頁(yè)]

infotek

2025-05-07 07:59

實(shí)際約束條件下成像系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)的生成

摘要：初始點(diǎn)的選擇對(duì)后續(xù)設(shè)計(jì)過程具有重大影響。除透鏡規(guī)格外，其它必要的實(shí)際約束條件也可能起到非常關(guān)鍵的作用。本研究采用“First Time Right”方法生成受約束的初始系統(tǒng)，并運(yùn)用PanDao制造鏈建模技術(shù)，從設(shè)計(jì)初期來量化制造因素。
1. 簡(jiǎn)介
當(dāng)今成像系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計(jì)主要依賴于高效光線追跡與（局部或全局）優(yōu)化算法。此類傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法通常需要豐富的經(jīng)驗(yàn)、直覺及頻繁的試錯(cuò)迭代。值得關(guān)注的是，尋找合適的初始設(shè)計(jì)方案以進(jìn)行后續(xù)適配與優(yōu)化，已經(jīng)被證明是一項(xiàng)艱巨的工作。為避免這一耗時(shí)流程，本次研究的目標(biāo)是從既定規(guī)格與約束條件中直接生成多種優(yōu)質(zhì)的初始結(jié)構(gòu)。此研究將會(huì)為光學(xué)設(shè)計(jì)師帶來兩大好處：其一，可以顯著加快設(shè)計(jì)周期；其二，通過各種生成的初始設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)候選結(jié)構(gòu)進(jìn)行更廣泛的搜索。
我們研發(fā)了一種自動(dòng)化的“First Time Right’”（FTR）設(shè)計(jì)工具，可實(shí)現(xiàn)從零開始快速生成成像系統(tǒng)。FTR通過計(jì)算所有光學(xué)表面的系數(shù)，以確保各階像差[1,2]引起的圖像模糊最小化。尤為關(guān)鍵的是，該工具不僅會(huì)考慮透鏡規(guī)格需求，更會(huì)將實(shí)際約束條件（如光闌位置、尺寸限制、間距約束或后焦距限制等）納入考慮。
為何約束條件至關(guān)重要？智能手機(jī)攝像頭的鏡頭就是一個(gè)最具說服力的例證。若無約束限制，諸如f/1.5光圈、適配7.6×5.7 mm傳感器的5.5 mm焦距等典型規(guī)格的鏡頭，采用全球面透鏡設(shè)計(jì)就可輕松實(shí)現(xiàn)。然而，受限于手機(jī)內(nèi)部嚴(yán)苛的長(zhǎng)度約束，使用高非球面化透鏡就成為了必然選擇。下文將展示幾個(gè)FTR技術(shù)應(yīng)用的案例，并將生成的光學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)果與生產(chǎn)信息進(jìn)行權(quán)重整合。為此，采用最新研發(fā)的PanDao軟件 [3-5]對(duì)給定光學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行制造鏈建模與優(yōu)化（實(shí)現(xiàn)最低制造成本與風(fēng)險(xiǎn)）。
2. 實(shí)際約束條件下初始結(jié)構(gòu)的生成
盡管FTR方法能夠兼容折射式與反射式表面（包括球面、非球面及自由曲面形態(tài)），但本文將聚焦于全球面透鏡設(shè)計(jì)的自動(dòng)生成。第一個(gè)案例引用自文獻(xiàn)[6]的快速近紅外（NIR）鏡頭研究，作者從已知的六片式鏡頭結(jié)構(gòu)出發(fā)，應(yīng)用并比較了多種全局優(yōu)化策略。該系統(tǒng)的規(guī)格與約束條件如下：前置光闌、100 mm焦距、f/1.5（入瞳直徑66.7 mm）、16°全視場(chǎng)、畸變≤5%（未公開，由本文設(shè)定）、總長(zhǎng)≤181.5 mm、后焦距≥4 mm、NIR波段0.9-1.7 μm。文獻(xiàn)中通過Zemax中的“Hammer”優(yōu)化方法獲得的平均RMS光斑尺寸約為55 μm，色差校正效果中等。基于同等規(guī)格與約束，我們采用自主研發(fā)的FTR初始透鏡生成器，在數(shù)分鐘內(nèi)即創(chuàng)建出多個(gè)更加優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)方案。圖1展示了由FTR程序生成的五類不同透鏡系統(tǒng)的選擇。