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[讨论交流] 第一周题目:风景镜头

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  • TA的每日心情
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    发表于 2017-5-20 09:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
    本帖最后由 Dreamor_007 于 2017-5-20 10:16 编辑

    我们约定的时间到了···

    第一周,题目不是很难,我只是希望大家练习整个完整的过程

    初始结构选择,镜头优化,材料选择,公差分配,实际工程预算(这一步这是一个简单加法计算)····

    题目:风景镜头


    参数:   EFFL=100;
                                  
               波长范围:可见光波段
               
               F/#=15;
               
               材料:成都光明玻璃库


    要求:    视场       RMS值
                   0°            30um
                   10.5°       50um
                   15°          80um



    公差分析可以参考之前的帖子http://www.optzmx.com/forum.php?mod=viewthread&tid=437

    也可参考下面的文章

                  

             





    公差设置可以参考下面的图片:





    最终的参考价格:



    玻璃图如下:





    提示:

    1.玻璃的相对价格=(所选玻璃价格/H-K9L单价)*10

    2.选择的公差等级越高意味着付出更高的成本。

    3.如果你最终选的设置的公差为如下图所示



    那么你的成本就是

    玻璃的价格+直径公差(103)+中心厚度公差(105)+玻璃污染特性(103)+透镜数量(都按105计算)+·····+镀膜要求(100)

    得出你最终的答案(当然这个是我想的一个标准,如果哪位有实际的经验 也可以跟我们分享)


    4.分享給大家一段话

    你确信你设计了一个好结果。下面要问你自己一些实际问题。

    首先,设计中使用的玻璃有没有加工难度?例如,是否有难以研磨或抛光的材料?

    其次,是否你设计的镜头用在潮湿的环境中?如果是,你使用的玻璃是否有吸水性?

    第三,你使用的玻璃有没有抗霉变能力?

    第四,你设计的镜头是否需要在极端温度下工作?如果是,对于热环境它的敏感度有多大?机械结构是否能支撑由温度升高

    而引起的透镜膨胀而不至于元件破裂。

    所以,我们需要考虑的问题还有很多······     这里这是简单的考虑到了加工成本·····


    我们最终的目标是:

    花最少的钱解决这个实际设计问题··!!!

    友情提示:

    1.每个人都要认真的练习,最终将自己的答案贴在下面(一些说明的图片和ZMX文件)

    2.一些优秀的答案和问题,我们都会给予一些奖励。

    3.希望大家在提问之前,多思考·······


    加油~Everybody~~~





















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    发表于 2017-5-20 22:50 | 显示全部楼层
    本帖最后由 lyardan 于 2017-5-20 22:54 编辑

    这个属于中等视场,小孔径的镜头。
    优化要点在于,1、大像差系统要用spot radius默认函数优化
    2、要加入光阑距控制场曲和像散。
    3、材料要选色散系数高的,控制色差。优先考虑qk3这个性价比爆表的

    工艺上,注意边厚1、定位口径1
    这种弯月透镜也要注意定心系数0.1
    这种镜头不需要考虑公差,偏心0.2都几乎没影响




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     楼主| 发表于 2017-5-21 09:57 | 显示全部楼层
    本帖最后由 Dreamor_007 于 2017-5-21 10:04 编辑

    以下是我做的一个结果







    说一说其中的过程:

    1.设置初始结构时,我设置了一个双凸结构。优化时发现总是跳不出双凸结构的局部最小值·· 且像质不能达标

    2.我加入了控制像散的操作数FCGS+FCGT+DIFF,像质达标

    3.设置玻璃为变量,优化后ZEMAX给我的是H-FK玻璃···查了查表,太贵。但是我知道了玻璃优化的大概方向(折射率不必很大,但是色散一定要小)

    4.对照玻璃图表选择H-PK或者H-QK玻璃应该较好,看到H-QK3L比较便宜,于是就它了。

    5.公差分析时,刚开始选择公差等级四,分析结果远超像质标准,于是放松公差···选择公差等级8.  结果如上图所示。

    6.关于这个结构的成本:因为选择的玻璃性价比高,且公差等级8  所以这个结构下来的成本应该算是比较低的

    遇到的问题:


    我发现如果不加控制1.、2视场的RMS值总是差不多的···· 我加入了TRAY操作数以后才把中心控制下去。

    我用了加大1视场权重的方式试图降低1视场的RMS值   ,但是基本没用····  为什么?



    最后希望大家不要被之前的答案所影响···可以参考,但是不要思维局限,  选择玻璃只是考虑H-QK3L ·····

    尽量还是进行一下公差分析···  毕竟 我们需要练习它  

    谢谢大家











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     楼主| 发表于 2017-5-21 10:05 | 显示全部楼层
    lyardan 发表于 2017-5-20 22:50
    这个属于中等视场,小孔径的镜头。
    优化要点在于,1、大像差系统要用spot radius默认函数优化
    2、要加入 ...

    第三个面,固定口径是因为边厚么?

    这个数值是怎么确定出来的?根据经验 还是有其他的方法 谢谢
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    发表于 2017-5-21 10:51 | 显示全部楼层
    Dreamor_007 发表于 2017-5-21 10:05
    第三个面,固定口径是因为边厚么?

    这个数值是怎么确定出来的?根据经验 还是有其他的方法 谢谢

    加上定位口径后,评估边厚是否足够
    定位口径起码要0.5,尽量0.7以上,我一般做到1(20mm以下的小镜片)
    定位口径可以做小,但是隔圈厚度要尽量1以上,不然容易变形
    边厚还要额外加上0.3的磨边口径之后>0.5

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    发表于 2017-5-21 11:03 | 显示全部楼层
    Dreamor_007 发表于 2017-5-21 09:57
    以下是我做的一个结果

    你可以加大默认函数的环数和权重,不需要加像散和tray
    ZPK比较软,不好加工
    你的公差设置不合理,一般3个圈对应的倾斜是0.02-0.04度,你却设置了3度。公差最关键的敏感项你也不关注

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    发表于 2017-5-21 12:02 | 显示全部楼层
    lyardan 发表于 2017-5-21 10:51
    加上定位口径后,评估边厚是否足够
    定位口径起码要0.5,尽量0.7以上,我一般做到1(20mm以下的小镜片)
    ...

    定位口径是什么意思(固定口径?)
    三个圈讲的是光阑+透镜前后表面,装调时候这三个形成的圈?

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    对 光圈  发表于 2017-5-21 19:22
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     楼主| 发表于 2017-5-21 12:16 | 显示全部楼层
    本帖最后由 Dreamor_007 于 2017-5-21 14:47 编辑
    lyardan 发表于 2017-5-21 11:03
    你可以加大默认函数的环数和权重,不需要加像散和tray
    ZPK比较软,不好加工
    你的公差设置不合理,一般3 ...

    尝试按照您说的做了一遍··








    发现阿贝数和不规则度对系统RMS值影响较大,收紧公差

    得到:




    成本



    不懂为什么加大环数就可以达到这样的效果····

    那个光圈为3时,透镜倾斜已经改为0.05度

    再次进行敏感度分析时,发现阿贝数和不规则度TIRR影响较大,  进行收紧

    得到最终答案···

    很感谢你对我的指导······lyardan


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    发表于 2017-5-22 15:40 | 显示全部楼层
           一直在潜水,做为小白在默默的关注群里各位大拿们的杰作与分享,收益颇多,非常感谢这个平台。从今天起开始试着贴出来自己的作品,这个东西还是自己走一遍才能形成自己的思路与方法,也请各位同仁们能够不吝指正。
    思路:
           初始结构让我想起了《Introduction to Lens Design With Practical ZEMAX examples》里面的一个案例,介绍风景物镜的,参照里面的作业部分做了一个光阑在镜头后面的设计。里面的参数就按照近轴光学理论算出来,半径和光阑距离做为变量,光阑距可以控制慧差与像散,给定透镜厚度,玻璃材料选用H-K9L,默认评价函数里面要用到均方根 离散斑半径。

    公差分析:
          按照楼主给出的公差分析Q8来设定变量,优化得到结果。

    疑问:
    1.得到的最终结构不知道能否满足实际生产,另外就是看了下MTF感觉一塌糊涂,又不知怎么继续优化,请指教。
    2.MTF是不是一定要达到或者接近衍射极限才算设计ok。



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    发表于 2017-5-22 16:36 | 显示全部楼层
    本帖最后由 goontwin 于 2017-5-22 16:43 编辑

    我做了一个,依据如下:
    1、材料使用ZK9B,折射率高,相对价格便宜,阿贝数较高;
    2、边子厚度大于1mm,易于加工;
    3、各个视场公差分析达标;4、光阑在透镜前,有助于保护玻璃。

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