第二周题目：周视镜头

天空很蓝

elin 发表于 2022-3-18 10:58
跟着做了一遍，来分享一下我的结果；

大于和小于这个因为是评价标准不太一样的原因

OD小萌新

第一周的做了，总体上与大家的大同小异，就没有放设计结果。
第二周的题目有了自己的小想法，所以放一下。

设计思路：
1、由于是单色光，色差不需要考虑，因此玻璃的色散方面不需着重考虑，仅考虑成本和减小其他像差即可。初步选择H-K9L玻璃。
2、两片透镜，孔阑在中间，考虑采用前后对称的结构消除慧差和畸变，同时前后两个透镜采用正负组合，消除球差；因为是大视场，像散和场曲较大，所以采用两片弯月透镜且弯向光阑来消除场曲，剩下的像散再利用软件的自动优化来解决
3、利用2的思路构建初始结构，假设前后组焦距相同，且玻璃材料相同，单个透镜采用有限+无穷的曲率半径组合。再手动更改玻璃间距，初步使焦距满足400mm，这时候采用HAMMER优化，很快就会得到一个对称式的初始结构，此时像质并不达标，说明球差，像散占比较大，放开第二个透镜的曲率半径和厚度进行局部优化，此时很快就能满足像质要求。
4、进行公差分析，选择Q8等级，但是偏心影响较大，收紧该项公差，最终效果较好。

天空很蓝

OD小萌新 发表于 2022-3-29 15:39
第一周的做了，总体上与大家的大同小异，就没有放设计结果。
第二周的题目有了自己的小想法，所以放一下。 ...

玻璃形状不具备可加工性，这个要改进改进

偷影子的人

大家好，最近是新手开始学习zemax，有不对的地方欢迎大家指正
1、设计的流程是选一种玻璃，之后按照书中公式算出曲率，之后将将第一片镜子半径设为变量，第二片，以及厚度，在优化厚度的时候发现厚度很容易跑的很怪，所以加上了限制函数，不知道最后设计的结构有没有什么问题
2、公差分析里边给出的那些90%大于，80%大于什么意思？
3、看到一些前辈用了定心系数，这个系数怎么看什么时候需要考虑呢

偷影子的人

OD小萌新 发表于 2022-3-29 15:39
第一周的做了，总体上与大家的大同小异，就没有放设计结果。
第二周的题目有了自己的小想法，所以放一下。 ...

问一下收紧公差是怎么做的

激光rookie

，当我设置K9玻璃的时候得到的RMS半径，，优化起来比较困难，但是当我运用其他玻璃时，RMS半径会很容易达到标准，玻璃的价格也会相应上升，所以说这可能就是追求完美的错误，可能完美本身就是不完美。

iamcream2

跟着前辈做周视镜头。effl=400，f数15，半视场角25°，波长0.587微米。
由于没有初始结构，用了两个H-K9L玻璃草草设置了一下形状。

优化方式：
点列图+RMS+质心。

优化过程：
调整各类间距边界设置曲率半径和厚度进行优化，透镜的形状要是变得奇怪手动进行干预。
设置玻璃为替代再次优化。玻璃被替换成折射率为2的高折射低阿贝数玻璃H-ZLAF92，相对价格太高。
手动更换为H-ZF52A。
调整口径，边厚达到基本工程要求，固定后再次优化。

优化结果：


RMS基本满足要求。

定心系数：
根据定心系数计算公式获得两个玻璃定心系数分别为：0.356和0.695。

公差分析：
采用Q8等级，蒙特卡罗运行200次

心得：
1.初始结构很重要，像差理论还是需要深入学习。前面有wildream提到的厚透镜与薄透镜组合的特殊解，我优化也正好得到这个解，理论和实际符合的很好。
2.机械结构还没有涉及过，有待学习。
3.对定心系数的计算编写了宏语言程序，自动生成对应评价函数。

在此也分享给大家，运行后输入透镜表面序号即可。




补充内容 (2022-7-27 10:45):
后面宏语言写的程序正负号弄反了，不好意思。

Opticrookie

1.初始结构
选用zebase内提供的初始结构，进行相应的焦距缩放


2.优化
一开始沉迷于对称结构，贪图对称结构带来的自动消彗差、畸变和垂轴色差的特性，但是对称结构由于能够使用的变量过少，而且这个任务是单色的，垂轴色差不存在，在实际的优化过程中发现像散是最影响最后像质的关键，所以果断放弃对称结构，转为非对称结构(这里也是看到了论坛老哥们的作业大多涉及非对称结构，才想起来书里提到的打破对称可以提高像质的说法)
优化策略是，一开始不考虑光阑的移动，只设置半径为变量。并且优化函数内加入SPHA进行控制，重点是先控制半径压制影响较大的球差，之后引入光阑距离的变量，去掉SPHA。只用默认评价函数，压制像散带来的影响
优化结果如下




可以看到点列图大小是满足相应要求的
3.公差分析
先从Q8公差组开始

可以看到第二个透镜对偏心的灵敏度比较高，但是蒙特卡洛显示的数据还可以
可以考虑将偏心收紧，0.05->0.016（100->115）

不考虑继续收紧了，成本上升太大了115->140
4.零件和光路系统图



由于之前没有学过机械制图的知识，就照着《实用光学技术手册》上面的图画的，也没有相关的图纸模板，所以就不把整个图纸放上来了(求大佬支援一份solidwork的光学制图模板T T)

turb0

跟着帖子学习以下，我发现这个帖子最有用的是可以从别人的回复中学到很多东西初始结构：
初始结构就是使用的一个光阑居中的对称型的镜头，两边的镜片按照平均分配光焦度然后用的H-K9L得到的等双凸的镜片

优化过程：
具体的优化过程就是按照参考书上面的使用默认的评价函数先保持对称结构优化，然后发现没有到达指标，后面打破对称结构还是使用默认的评价函数优化接近指标，然后将材料变成替代使用锤形优化，但是给出的材料是很贵的，然后再价格表上面选择了一个材料相对便宜制造频次相对较高的一个材料H-ZBAF21,最后到达指标

点列图：

评价函数：

ray fan:

公差分析：
选择Q8等级

灵敏度分析：

蒙特卡洛：

制图：
从参考书上找的图纸
第一片：

第二片：

总图：

对于图纸上面的一些参数还不是很了解后续还有待深入了解一下
总结：
1、学习到了当对称结构优化到一定程度还没有到达要求了时候可以尝试打破对称结构
2、总是以来于默认的评价函数，对于整个优化的方法和流程还不是很了解，看前面有一些前辈都是从当时的像差组成是判断下一步的优化方向，这个方面还需要继续提升。
3、关于定心系数这个知识还不太了解，因为这个两个镜片都是弯月形的，所以制造问题应该关心一下，看前面有人发了用宏来计算定心系数的，后续学习一下定心系数这个东西还有ZPL

bam

1. 光學結構採用參考書例：兩鏡片中間插入光闌，形成對稱型結構。
2. 經計算EPD = 26.66 mm, EFL = 400 mm, Wav = 0.587 um
3. Total Power = 0.0025, 兩鏡片間距先抓60 mm。
4. 依據焦距公式均分兩片鏡片Power = 0.0013。
5. 玻璃材料先使用H-K9L作為初始玻璃。
6. 兩鏡片靠Stop的面以Stop為中心計算曲率半徑R = 30 mm，可得遠離Stop的曲率半徑為27.89 mm，後鏡片Pick up前鏡片維持對稱，以此作為初始結構優化。
7. 使用RMS Spot進行第一次優化，Spot rms radius無法達到規格。
8. 將第二片鏡片的Pick up改為變數進行第二次優化，0 & 25 degree達到規格，15 degree超規。
9. 判斷Spot形狀，使用操作數TRAY針對15 degree進行控制，並同時鎖住0 degree數值，進行第三次優化。
10. 第三次優化須針對權重大小反覆微調，避免結果失控。得到符合規格的RMS Spot size。
11. 採用公差等級Q8進行分析。公差分析後發現RMS Spot size超標。
12. 將第二片鏡片改為H-ZF11提高折射率，成本增加一些。
13. 依照先前步驟優化進規格內，並再次進行等級Q8公差分析。
14. 公差分析結果符合條件。15. 圖紙繪製先Pass