安防镜头设计

hhhddd

朋友们好，做了个安放镜头，指标如下：1.像高≥3.75mm。

2.总长≤25mm。
3.发散角≤18°。
4.光圈F≤1.8。
5.焦距6±0.3mm。
6.视场角＞70°。
7.后焦距＞0.7mm。
8.红外离焦量≤0.012mm。
9.可见光（Fdc）+近红外（0.85）。
10.进行公差分析。
11.照度0.35。
找了个结构，4G2P的，专利图不见了，看一下设计把。

初始结构大概就长这个样子，但是专利是第二块非球，而我在做的过程中，发现第二块作非球贡献很低，所以换成第三块作为非球，有时候在设计过程中就是这样，需要随机应变。


那么优化完成后的像质以及像差就是这样，如果不是手把手教学过程的话，感觉不太能讲个什么，不过比如在优化后期玻璃厚度的贡献值并没有那么大，这个时候就可以将厚度固定，然后去优化，有时候并不是说变量越多，自由度越大，就越好跑，其实并不是这样，尤其在中后期，变量稍微少一点，更容易去跳出局部最小值。


再来看看离焦照度色差，都满足要求，而且定心系数也是满足的，除了第二块有点差。其实专利结构中，第二块是向右（双负）的一个弯月非球透镜，相信大家都遇到过这样的结构，有好处也有坏处，比如说，可以使光线偏折更大，前组光焦度增大，公差变大，总长会变小，但是同样的球差也会变大，如图我的结构来说，第二块是一个向左（双正）的弯月透镜，光线偏折小，前组光焦度小，球差小，但是总长就大，所以卡在25mm，这也是在设计过程当中，遇到的一些问题，不是一定要按照别人的来做，完全复现也是不太可能的，更讲究的是一个随机应变，引导软件去优化，去跳出局部最小值。

再来看一下公差，MTF只掉了0.12，说明的之前的讲解：光焦度的问题，是合理的。再者就是玻璃材料的价格问题，我这里用的是20年CDGM的一个价格表，玻璃都是用的生产频率高，并且相对价格不超过7的材料，如果是有最新的变动或者其他的更好的材料搭配，也希望前辈们指出了。大概就到这里把，有什么问题的话，也希望大家可以多多交流！

zmzm2019

请问过程中红外离焦是如何控制及优化的

jnu-cgl

楼主是根据啥判定这个非球面的贡献的呢？

hhhddd

zmzm2019 发表于 2023-2-21 09:45
请问过程中红外离焦是如何控制及优化的

你好，波段从可见光切换到近红外的时候，会产生一定的像面偏移，图像会看不清楚，也就是说，你只需要调整可见光的最佳像面和近红外的最佳像面在同一个位置，你的成像质量就会变好，而你想完全控制在一个位置，是不太可能的，所以就有了离焦量的一个概念，可以理解为最多能接受像面偏移的量，那么我就认为是轴向色差的贡献是很大的，所以就需要合理的材料搭配来消色差，同Fc光消色差是差不多的，如果初期不太熟练，可以只看MTF，只要MTF上去了，其实你的离焦量也不会差。配上这个图，希望能够帮到你！

hhhddd

jnu-cgl 发表于 2023-2-21 10:16
楼主是根据啥判定这个非球面的贡献的呢？

你好，我讲一下我的看法，比如说手机镜头，我们一般就是上了非球的，因为它的面型会有变化，会有弯曲，而球面是不会这样的，所以我们认为上了非球，那么同理，这类镜头也是这样，如果说表面看起来就是球面，那他肯定贡献不会大，就好像反曲面，虽然加工有要求，但是我认为他的贡献可以说是每一个阶次都很大，甚至每一个失高处的贡献都很大。再者可以去看非球阶次系数，如果说很小，如果都在，10的负8次方到负11次方，那我认为贡献是比较小的，如果只有4阶6阶的非球系数稍微大一点，比如负2次方负4次方，那么是可以忽略的，不如去换一个上非球，有时候非球阶次上多了，需要慢慢减少，就要一个一个减少，那么我们肯定首选的就是贡献率低的，也就是系数负9负10负11次方的，希望能够对您有点帮助！

focuslight

楼主，我看了下你的光路，想请假个问题，类似这种安防的还有拍照的镜头，，这种工作距离为啥是无穷远呢，不应该是有工作距离要求么。毕竟看的都是有限远位置。

Te一谙田

focuslight 发表于 2023-2-21 18:41
楼主，我看了下你的光路，想请假个问题，类似这种安防的还有拍照的镜头，，这种工作距离为啥是无穷远呢，不 ...

你可以设计为物距5m-10m看一下，性能几乎不怎么变。因为一般安防是短焦，这个距离就可以约等于无穷远了。

hhhddd

focuslight 发表于 2023-2-21 18:41
楼主，我看了下你的光路，想请假个问题，类似这种安防的还有拍照的镜头，，这种工作距离为啥是无穷远呢，不 ...

感谢这位朋友的回帖，我也解释不上来，但是我做了比较多的安防镜头，一般都是无限远，我也不太能回答上来，这个问题我也没仔细思考过，属于是思维固化了，待我弄清楚了，再来和您一起交流！

hhhddd

Te一谙田 发表于 2023-2-21 20:32
你可以设计为物距5m-10m看一下，性能几乎不怎么变。因为一般安防是短焦，这个距离就可以约等于无穷远了。 ...

这位前辈说得很好，在机器视觉里面设计工作距离的时候，一般都是大于2000mm（也就是2m)算无限远了，谢谢前辈指点

佛跳墙

好奇安防的高低温是咋测试的，是和手机的一样，高低温后再冷却到常温测MTF，还是就是保持某个温度再测MTF