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楼主: 海绵宝宝

锥光镜头设计

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     楼主| 发表于 2020-11-6 10:41 | 显示全部楼层
    ljj722 发表于 2020-11-6 10:19
    第4个透镜是胶合透镜的正透镜,边厚偏薄了些,可以在前面再加入一片透镜。整个镜头估计分两段对接比较好。

    这个胶合透镜的边厚确实是比较薄,单个镜片用于安装显然是不行。不过,如果是和其他透镜胶合,那么这个正透镜边厚在1mm左右保证加工强度就没问题了。
    在镜头复杂化的过程中,前面增加一片透镜是确实是一个趋势,这显然是可以减少胶合正透镜的中心厚度,提高生产良率的。
    整个镜头的结构我觉得最好还是作为三段比较好加工。
    第一段是镜头前组,包含双胶合透镜在内,第二段和第三段则以镜头中最大的空气间隔为界一分为二。或者第三段可以直接做在套筒内,这样可以省一个内镜筒。
    两段的结构是怎么操作呢?愿闻其详。
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    发表于 2021-3-24 16:44 | 显示全部楼层
    Synopsys是干啥用的啊
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     楼主| 发表于 2021-3-24 17:53 | 显示全部楼层

    也是做镜头设计的一款软件
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    发表于 2021-6-18 19:34 | 显示全部楼层
    楼主,对于哪怕透镜矫正像差应用什么方法判别或者是可以知道哪片透镜主要作用
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     楼主| 发表于 2021-6-19 20:36 | 显示全部楼层
    jsmcu 发表于 2021-6-18 19:34
    楼主,对于哪怕透镜矫正像差应用什么方法判别或者是可以知道哪片透镜主要作用

    像差校正是一件比较复杂的事情,除了场曲的校正有比较明确的轮廓特征之外,其他像差的校正特征其实不明显,极有可能存在很不相似的架构拥有相近性能的解。某个镜片所起的像差校正作用往往不是针对单一的某一种像差的,多数情况下是多种像差校正状态的折中,所以单个透镜的主要作用与它所处的实际的环境有关,需要具体情况具体分析。
    综上而言,要做好像差的校正,经验和总结是比较重要的。预先知道某种架构具有实现何种指标的潜能总是很重要的。
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    发表于 2021-6-19 21:26 | 显示全部楼层
    本帖最后由 jsmcu 于 2021-6-19 21:27 编辑
    海绵宝宝 发表于 2021-6-19 20:36
    像差校正是一件比较复杂的事情,除了场曲的校正有比较明确的轮廓特征之外,其他像差的校正特征其实不明显 ...

    首先非常感谢您的回复,说声抱歉可能我的问题没有描述的很清楚。您的文章里有这么一段:
    3、从优化过程来看,场曲是限制该镜头像质提升的关键,如果把图10中的表面11对应的透镜分裂成“正透镜+负透镜”的组合,


    (1)那么该正透镜可以与表面9对应的负透镜可以形成一组场曲校正的匹配
    疑惑:这个要怎么去验证或者如何看出来的?!或者说有什么方法可以证明。再表面11透镜没有分裂之前,这个表面9对应的负透镜也是存在的,之前它也是校正场曲的吗?


    (2)表面2~表面8对应的4个正透镜不仅可以把±75°的光线收聚成近似的平行光出射,也有能力再将平行光收拢会聚,在表面9对应的负透镜上形成相对低的光线高度,光线经过该负透镜后,开始发散,刚好其后分裂的正透镜可以处于相对高的光线高度,这是其可以用于场曲校正的一种方式。
    问题:这个结论肯定是对的,有没有依托的论据或者是出处,或者是说参考的理论什么的呀?还是说经验类的总结呢?


    (3)另外一个不容易观察到的情况是,图10表面13对应的厚弯月透镜演化成了图11中表面15对应的双凹负透镜,这是因为横空出世的表面11对应的透镜引入了大量的正光焦度,为保持系统组合焦距不变,必须同时增加某些负透镜的光焦度。承担这个任务的透镜是图10中表面9和表面13对应的负透镜,前者由弯月透镜变成近似的平凹透镜,后者则由厚弯月透镜变成双凹负透镜,恰好这几个负光焦度表面均位于较低的光线高度,再次为场曲的校正增加了筹码。

    疑惑:增加的负透镜感觉不止表面9和表面13,还有表面6和表面24,不知道是否赞同。

    (4)前面您想把厚弯月透镜图10 S11分裂,可是最后图13依旧出现了厚弯月透镜。

    baby go
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     楼主| 发表于 2021-6-19 23:19 | 显示全部楼层
    jsmcu 发表于 2021-6-19 21:26
    首先非常感谢您的回复,说声抱歉可能我的问题没有描述的很清楚。您的文章里有这么一段:
    3、从优化过程 ...

    解答如下:

    (1)那么该正透镜可以与表面9对应的负透镜可以形成一组场曲校正的匹配。
    疑惑:这个要怎么去验证或者如何看出来的?!或者说有什么方法可以证明。再表面11透镜没有分裂之前,这个表面9对应的负透镜也是存在的,之前它也是校正场曲的吗?

    -本文所写大部分内容为经验总结,然后根据优化过程适当延伸出来的猜想,并没有理论明确指出这样的说法就是正确的。
    大胆猜测,小心求证,是做光学设计时值得坚守的信条之一。
    那么该正透镜可以与表面9对应的负透镜可以形成一组场曲校正的匹配”,这句本身是一种猜测,验证的方式就是实践。实践是验证真理的唯一标准。并非每次的猜测都是正确的。
    表面9对应的负透镜主要作用在于色差的校正,这个胶合透镜正透镜为低折射低色散材质,负透镜为高折射率高色散材质,显然是符合色差校正原则的。
    这里的把图10中的表面11对应的透镜分裂成“正透镜+负透镜”的组合”其实是想薅胶合负透镜的羊毛,使得该负透镜既可以具备色差校正功能,也可以具有一定的场曲校正效果。
    存在顾虑的是,这里的负透镜和后面新增的正透镜光线高度不会拉开很大,场曲校正作用是比较有限的,不太确定这种安排是否会对其他像差造成干扰。但有想法就应该大胆尝试,万一成功了呢?


    (2)表面2~表面8对应的4个正透镜不仅可以把±75°的光线收聚成近似的平行光出射,也有能力再将平行光收拢会聚,在表面9对应的负透镜上形成相对低的光线高度,光线经过该负透镜后,开始发散,刚好其后分裂的正透镜可以处于相对高的光线高度,这是其可以用于场曲校正的一种方式。
    问题:这个结论肯定是对的,有没有依托的论据或者是出处,或者是说参考的理论什么的呀?还是说经验类的总结呢?
    直觉上感觉是对的,暂时没有找到参考理论。
    引经据典这种事情总是要很谨慎,很费时间。


    (3)另外一个不容易观察到的情况是,图10表面13对应的厚弯月透镜演化成了图11中表面15对应的双凹负透镜,这是因为横空出世的表面11对应的透镜引入了大量的正光焦度,为保持系统组合焦距不变,必须同时增加某些负透镜的光焦度。承担这个任务的透镜是图10中表面9和表面13对应的负透镜,前者由弯月透镜变成近似的平凹透镜,后者则由厚弯月透镜变成双凹负透镜,恰好这几个负光焦度表面均位于较低的光线高度,再次为场曲的校正增加了筹码。

    疑惑:增加的负透镜感觉不止表面9和表面13,还有表面6和表面24,不知道是否赞同。

    我觉得这种延伸有些牵强。首先说明一点,为了方便描述,我是借用了透镜第一个表面来指代该透镜,比如原话,“表面9和表面13对应的负透镜”,主语是“负透镜”。图10和图11的表面9的光焦度并没有明显变化,但是,如原文所述,“前者由弯月透镜变成近似的平凹透镜,后者则由厚弯月透镜变成双凹负透镜”,明显看出表面9和表面13对应的负透镜光焦度是增加了的。
    诚然,表面6和表面24的负光焦度也有增加,但大概率不是因为图11中新增的表面11对应的正透镜。一方面,图11中,表面6和表面24距离表面11对应的透镜太远,很难受到直接的影响。另一方面,表面6和表面24的光焦度变化不大,完全有可能是为了平衡球差、彗差或者像散而调整了曲率。

    (4)前面您想把厚弯月透镜图10 S11分裂,可是最后图13依旧出现了厚弯月透镜。
    从这个镜头的优化历史来看,每一个结构在对应位置都有一个厚弯月透镜,要消灭这个透镜几乎是不可能的了。重点在于,这里为什么会一直存在着这么一个厚弯月透镜呢?它所起到的作用是什么呢?书上对厚弯月透镜的作用是有描述的,主要作用就是场曲的校正。也是因为看到了这一点,所以前面才绞尽脑汁地希望可以帮助镜头校正场曲。

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    发表于 2021-6-21 07:51 | 显示全部楼层
    海绵宝宝 发表于 2021-6-19 23:19
    解答如下:
    (1)那么该正透镜可以与表面9对应的负透镜可以形成一组场曲校正的匹配。
    疑惑:这个要怎么去 ...

    多谢您这么详细的解答,光学设计确实如您所说,需要大胆的猜想小心验证,有很多地方是我考虑不周的,我再好好研究研究下。
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    小白

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    发表于 2021-7-7 17:26 | 显示全部楼层
    楼主可否整一期斜像镜头设计实例,工作距离有限远,主要用于激光轮廓扫描仪那种
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     楼主| 发表于 2021-7-7 18:32 | 显示全部楼层
    liuwei01 发表于 2021-7-7 17:26
    楼主可否整一期斜像镜头设计实例,工作距离有限远,主要用于激光轮廓扫描仪那种

    后面应该有机会,最近有点忙
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