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楼主: 海绵宝宝

理论分析在镜头设计中的指导意义(实例)

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  • TA的每日心情
    开心
    2025-1-17 11:45
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    [LV.10]以坛为家III

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    小白

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    发表于 2024-11-7 15:17 | 显示全部楼层
    海绵宝宝 发表于 2024-11-7 09:43
    理解是对的,小孔径的能量密度一般而言会大于大孔径,让大部分的能量形成致密的核心可以提高MTF,用小部 ...

    清楚了,非常感谢。
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  • TA的每日心情
    无聊
    2025-1-18 09:19
  • 签到天数: 101 天

    [LV.6]常住居民II

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    小白

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    发表于 2024-12-13 19:11 | 显示全部楼层
      海绵大佬,今天再次温习您的帖子,收获满满,真是太感动了。每次都有新的收获和疑问,希望您能在百忙之中赐教。

    1、 您提到:'视场像差的校正应该在各视场光束分离比较明显的地方',如何理解光束分离比较明显呢?是看不同视场主光线的发散成度吗?如果是主光线分离比较明显的话,以这个结构为例子,首尾的地方分离比较明显。而分离明显的地方往往伴随着较大的口径,孔径像差也会很大,这该如何是好。

      
    2、 仔细浏览您的帖子时发现大伙给出了一些结构相似但是性能却相差较多的情况,这种情况个认为是材料搭配的优劣导致的。在材料选择上您有什么建议吗?特别是陷入局部极小值时,长时间间锤型优化也难以替换出更好的材料搭配,该如何突破这种状况?
    3、 关于zemax中玻璃模板的使用,优化以后得到的材料与实际偏离量很大。以为加大RGLA权重会好点,但是像质量难以满足。
    这是我的参数设置,是设置不合理导致的吗?
    4、此外,关于模板替换实际材料的操作,应该先从哪一片开始替换呢?
    5、有注意到您在优化过程中会对结构不合理,或者说难以加工的透镜进行矫正。对于加工可行性分析这方面的知识,您有什么推荐的入门学习的资料吗?只要能实现判断透镜结构的合理性就行。在站上找到零碎的知识,难以拼接起来。


      您的不吝赐教就像互联网分享精神的余晖,指引着每一个初学者前行。不知道该何以报答您,我想继承您的精神就是最好的方法吧。

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  • TA的每日心情
    开心
    2023-12-16 18:22
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    [LV.5]常住居民I

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     楼主| 发表于 2024-12-14 00:15 | 显示全部楼层
    ccxz 发表于 2024-12-13 19:11
    海绵大佬,今天再次温习您的帖子,收获满满,真是太感动了。每次都有新的收获和疑问,希望您能在百忙之中 ...

    1、 您提到:'视场像差的校正应该在各视场光束分离比较明显的地方',如何理解光束分离比较明显呢?是看不同视场主光线的发散成度吗?如果是主光线分离比较明显的话,以这个结构为例子,首尾的地方分离比较明显。而分离明显的地方往往伴随着较大的口径,孔径像差也会很大,这该如何是好。
    ①视场像差和孔径像差的定义可以参考《投影镜头设计》1.10.2章节,以下为对应链接:
    ②这里的光束分离实际上应该要考虑每个视场的光束,而不仅仅是各个视场的主光线。看下面这个图会比较清楚,左一透镜左表面中,轴上视场光束(蓝色)与边缘视场光束(红色)刚好分离,除此之外,镜头的其他位置这两个视场的光束都是有重合的,所以参照“视场像差的校正应该在各视场光束分离比较明显的地方”这个结论来说,校正视场像差性价比最高的位置是在镜头左一透镜附近。这个和不同视场主光线的发散程度也有一定关系,因为发散角越大,越能拉开不同视场光束的重叠区域。

    ③分离比较明显的区域确实口径往往也比较大,但孔径像差不一定大。我们在说孔径像差的时候,研究对象是某一个视场,比如我们说轴外边缘视场的孔径像差大的时候,本质上是有两种可能,一是边缘视场的光束口径确实很大,另一个是边缘视场光束口径不大但不同孔径带的光线与主光线相比角度差异比较大。我们看2D layout的时候,我们看到的光束口径比较大实际上是不同视场的光束叠加的口径大,单独某一个视场的光束口径不一定大。
    这里值得说明的是,参照上图,左一透镜左表面单一视场的光束口径确实不小,但各孔径带的光线均平行于各自视场的主光线,也就是说,当主光线的像差被校正得差不多的时候,其他孔径带的像差也可以被校正得差不多,因此,此处与孔径相关的像差不大,在此处校正占像差主要贡献的视场像差而忽略孔径像差的校正是抓住了主要矛盾,性价比最高。
    光束口径不大但同一个视场不同孔径带的光束具有不同的角度的时候,孔径像差也大,比如右一透镜。下这样的定义,是因为当我们校正了某一孔径带的光线的像差时,其他孔径带光线的角度不同,于是不能同时校正,这就意味着需要投入更多的资源来校正其他孔径带的光线,因此认为是孔径像差为此处的主要像差。
    这个镜头是非远心的镜头,孔径像差和视场像差在每一处差异都不是特别大,代表性不太突出,因此完全按照孔径像差和视场像差的划分来指导设计效果估计不太好。
    2、 仔细浏览您的帖子时发现大伙给出了一些结构相似但是性能却相差较多的情况,这种情况个认为是材料搭配的优劣导致的。在材料选择上您有什么建议吗?特别是陷入局部极小值时,长时间间锤型优化也难以替换出更好的材料搭配,该如何突破这种状况?
    ①我也认为是透镜材料的搭配导致的。
    ②材料选择上个人建议是先使用锤形优化,毕竟这种方式最不费脑子,运气好就直接成了。锤形优化效果不好可以尝试手工替换材质,操作方法参考下面这句:
    “圈定现有透镜材质的方圆五里,按Nd排序,按Vd排序,按dPgF排序,逐一测试,不失偏颇。”
    软件在锤形优化的时候,不一定面面俱到,我们可以参照玻璃图来逐个替换目前选定的材质,当然还有一种方式是将玻璃图中的材质分别按照Nd、Vd、dPgF排序,这样在表格上一目了然,替换起来更方便,也比较容易看出材质变化的趋势。
    ③再不行的话就要换镜头架构了,那是另一个话题了。
    3、 关于zemax中玻璃模板的使用,优化以后得到的材料与实际偏离量很大。以为加大RGLA权重会好点,但是像质量难以满足。
    这是我的参数设置,是设置不合理导致的吗?
    增加材质限制是挺好的一种办法,不过它有时候确实会限制一些更优秀的架构。我比较少用材料限制,我一般根据锤形优化的结果,选取性价比合适的相近材料,然后固定下来,接着对其他材质继续进行锤形优化。
    4、此外,关于模板替换实际材料的操作,应该先从哪一片开始替换呢?
    我觉得可以从可替换材料最少的透镜开始,因为它最不好选,其他透镜多少有一些邻近的可以替代,扩展性比较强。
    5、有注意到您在优化过程中会对结构不合理,或者说难以加工的透镜进行矫正。对于加工可行性分析这方面的知识,您有什么推荐的入门学习的资料吗?只要能实现判断透镜结构的合理性就行。在站上找到零碎的知识,难以拼接起来。
    魏老师的这个版块我觉得就挺好的。当然学习讲究实用性,争取做一个实际的项目,在做的过程中与供应商持续沟通,征求意见,询问风险,我觉得这样可以快速掌握最为重要的细节。
    http://www.optzmx.com/forum-283-1.html

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