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光学镜片加工可行性分析

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  • TA的每日心情
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    发表于 2022-5-13 12:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
    前面的我发了一个帖子,名称为:一个7片镜片镜头光学设计和公差分析的手把手教学,链接为:http://www.optzmx.com/thread-23021-1-1.html。这个帖子介绍了如何从一个6片双高斯镜头优化到目标镜头的方法,这个帖子比较适合光学初学者,里面介绍了一些常用的操作:(1)比如如何将SCHOTT库的玻璃替换到成都光明的玻璃;(2)利用微分思想,将入射角由小到大,逐渐增大,直到目标值,逐步优化,得到镜头的初解;(3)利用极限的思想,优化MTF;(4)如何进行公差分析及公差分析中的参数设置。
    最后我们经过一系列的优化,得到了第10步的优化结果。从优化结果来看,光学参数非常好,MTF和光斑半径都达到了衍射极限。从公差分析的结果来看,也非常不错。那么,在这种情况下,是不是就可以将光学镜片外发打样了呢?答案是否定的,在镜片外发打样的之前,我们要先确认下镜片加工的可行性。
    首先,我们要知晓一个概念,Z系数。具体可参考光学社区的帖子:计算镜片Z值的宏分享,帖子的链接为http://www.optzmx.com/forum.php?mod=viewthread&tid=13185。通过计算Z系数来判断镜片加工的难度,通常来说,Z系数小的镜头比较难加工,镜头生产成本比较高,另外,加工出来的镜片,偏心通常比较大。
    通常来说,对于双凸镜片,要特别注意边厚,对于弯月型透镜,要特别注意Z系数是否太小,对于双凹透镜,需要注意中间厚度是不是太薄。下面结合我们的示例做具体介绍,如图1所示,一共有7个镜片。
                                        图1
    镜片1属于双凸透镜,双凸镜片的Z系数都比较大,属于比较容易加工的类型,但需注意边厚,从图中可明显看出,边缘厚度非常大,因此这个镜片加工没有问题。
    镜片2也是双凸透镜,属于比较容易加工的镜片类型,观察下边缘厚度,非常薄,镜片加工时,比较难固定,存在加工困难。
    镜片3是双凹透镜,属于比较容易加工的镜片类型,观察中心厚度,感觉还可以,不存在加工困难。
    镜片4是双凹透镜,属于比较容易加工的镜片类型,观察中心厚度,比较大,不存在加工困难。
    镜片5是双凸透镜,属于比较容易加工的镜片类型,观察下边缘厚度,不薄,镜片加工时,不存在加工困难。
    镜片6是双凸透镜,属于比较容易加工的镜片类型,观察下边缘厚度,非常薄,镜片加工时,比较难固定,存在加工困难。
    镜片7是弯月型透镜,需要重点看看Z系数大小。

    从以上的分析可以看出,镜片2和镜片6,边缘厚度比较低,无法加工,因此,需要修改光学设计,增加边缘厚度。在此,我将继续在第10步优化结果的基础上,继续做优化。优化后的结果(第11步优化结果)如图2所示。从图2中可明显看出,各个镜片的加工制造性还是非常不错的。具体信息可参考zemax文件中的数据。

                                 图2

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    发表于 2022-5-13 13:01 | 显示全部楼层
    感觉你这个设计指标难度不高,7片透镜太多了,4片透镜也能胜任
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  • TA的每日心情

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    发表于 2022-5-13 13:22 | 显示全部楼层
    shishenlaoba 发表于 2022-5-13 13:01
    感觉你这个设计指标难度不高,7片透镜太多了,4片透镜也能胜任

    楼主核心内容是镜片加工工艺性上吧,不是光学性能本身  不要太纠结
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  • TA的每日心情
    难过
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     楼主| 发表于 2022-5-13 13:39 来自手机 | 显示全部楼层
    shishenlaoba 发表于 2022-5-13 13:01
    感觉你这个设计指标难度不高,7片透镜太多了,4片透镜也能胜任

    7片是多了,但4片是肯定不够的。
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  • TA的每日心情
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    发表于 2022-5-13 14:19 | 显示全部楼层
    4片的,感觉成像质量也能满足要求把

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     楼主| 发表于 2022-5-13 14:45 来自手机 | 显示全部楼层
    shishenlaoba 发表于 2022-5-13 14:19
    4片的,感觉成像质量也能满足要求把

    高手!!!估计优化到衍射极限还得加一片
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  • TA的每日心情
    擦汗
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    发表于 2022-5-18 16:58 | 显示全部楼层
    shishenlaoba 发表于 2022-5-13 14:19
    4片的,感觉成像质量也能满足要求把

    请问如何通过镜片数量判断能优化到怎样的指标呢?
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2024-8-14 14:27
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    发表于 2022-5-27 10:31 | 显示全部楼层
    谢谢大佬的分享!!我是顺着您7P镜头的帖子过来的,关于加工性能,我自己之前有进行过一些总结,当然很多也是从一些镜片厂商比如艾德蒙特看到的,请您看看是否合理,谢谢!

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     楼主| 发表于 2022-5-27 20:20 | 显示全部楼层
    GRRR 发表于 2022-5-27 10:31
    谢谢大佬的分享!!我是顺着您7P镜头的帖子过来的,关于加工性能,我自己之前有进行过一些总结,当然很多也 ...

           您提供的Z系数计算公式是错误的。具体的公式参考帖子中的链接。对于双凸或双凹镜片,Z系数都比较大,一般不去关注Z系数,只关心边厚(双凸)和中心后(双凹)。对于弯月形镜片,需要考虑Z系数大小。记住一句话:同心圆一样的镜片,非常难加工;越不像同心圆的弯月形镜片,越容易加工。光学设计后期,重点关注弯月形镜片的z值。       镜片的厚度不要太大或太小。镜片同心要求本质上还是和z系数一样。超半球的镜片我还没用过,设计中除非必要,一般不用这种形状的镜片。



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  • TA的每日心情
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    发表于 2022-5-27 21:00 | 显示全部楼层
    dengjian5128 发表于 2022-5-27 20:20
    您提供的Z系数计算公式是错误的。具体的公式参考帖子中的链接。对于双凸或双凹镜片,Z系数都比较 ...

    非常感谢您的提醒!!我对比了一下,我的Z系数计算公式是从艾德蒙特官网扒下来的,规定为≥0.56即为容易定心。跟您说的提供的帖子中的公式差了1/4,而规定为≥0.15为容易定心,似乎是类似的。但最好是跟同行统一一下,避免误会。


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