[已解决]Zemax热设计与光机设计不符合的问题

郭顿牛

使用Zemax进行Make Thermal热设计时,Zemax默认镜头光机使用隔圈控制镜头之间的距离,具体方式可参照以下网页:
https://support.zemax.com/hc/en-us/articles/1500005487561-How-does-OpticStudio-model-the-thermal-expansion-of-optical-mounts

但是实际光机设计过程中,为了提高镜头的机械稳定性与耐久性,经常会采用靠面+压圈的安装方式.此时,镜头之间的距离不由隔圈控制,这造成了实际光机设计与Zemax热设计的偏差.通常会造成不超过几十um的镜片间距差别.但在某些敏感性较高的镜头中,这样的偏差足以造成成像位置的异常变化.

想向大家求助比较好的解决方案.

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波波爱吃大米饭

2024-3-1 17:49

做好的光学设计将模型导入workbench软件做仿真，得到面型变化和刚体位移，带入sigfit模拟出对应的zernike面型，然后带入zemax再分析成像质量。
我说下对您这个问题的一点小看法哈：
1.间隔敏感可以试试降低间隔的敏感性，或者想办法补偿；
2.如果成本有空间试试换材料

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等晴天

那就光机集成仿真，通过有限元的手段得到位移，导入到zemax再分析

波波爱吃大米饭

做好的光学设计将模型导入workbench软件做仿真，得到面型变化和刚体位移，带入sigfit模拟出对应的zernike面型，然后带入zemax再分析成像质量。
我说下对您这个问题的一点小看法哈：
1.间隔敏感可以试试降低间隔的敏感性，或者想办法补偿；
2.如果成本有空间试试换材料

郭顿牛

波波爱吃大米饭 发表于 2024-3-1 17:49
做好的光学设计将模型导入workbench软件做仿真，得到面型变化和刚体位移，带入sigfit模拟出对应的zernike面 ...

感谢回答,之前我们采用了Comsol和Abacus做结构仿真,使用STAR模块进行了拟合和导入,发现光斑大小和设计值不符合.


后来经过分析发现是由于某几片镜片间隔敏感性较高,且光机设计与Zemax条件不符,产生间隔差距导致的.因为镜片已经投料,仅结构有部分修改空间,因此比较难采用您提供的建议,即修改光学设计.

上周经过讨论,现在准备尝试少量修改光机结构,使其尽量接近zemax场景,以便使实际产品尽量贴近热设计结果

等晴天

郭顿牛 发表于 2024-3-4 10:41
感谢回答,之前我们采用了Comsol和Abacus做结构仿真,使用STAR模块进行了拟合和导入,发现光斑大小和设计值 ...

“经过分析发现是由于某几片镜片间隔敏感性较高”,这个是通过实测得到的，还是通过公差分析得到的？

郭顿牛

等晴天 发表于 2024-3-28 15:39
“经过分析发现是由于某几片镜片间隔敏感性较高”,这个是通过实测得到的，还是通过公差分析得到的？
...

这个是通过公差分析得到的,也就是改变镜片间隔,观察聚焦光斑RMS半径的变化量.

等晴天

郭顿牛 发表于 2024-3-30 10:24
这个是通过公差分析得到的,也就是改变镜片间隔,观察聚焦光斑RMS半径的变化量.
...

很奇怪，集成分析是涉及到间隔的，后面仿真对不上的原因找到了吗？

郭顿牛

等晴天 发表于 2024-3-31 15:20
很奇怪，集成分析是涉及到间隔的，后面仿真对不上的原因找到了吗？

是的,基本上确定是因为光机结构设计方式问题,不同结构造成的镜片间距变化会不一样,越贴近Zemax里的数值结果越好

等晴天

郭顿牛 发表于 2024-4-7 09:35
是的,基本上确定是因为光机结构设计方式问题,不同结构造成的镜片间距变化会不一样,越贴近Zemax里的数值结 ...

zemax热分析空气间隔不是要填写cte吗？

郭顿牛

等晴天 发表于 2024-4-7 10:30
zemax热分析空气间隔不是要填写cte吗？

是的 不过Zemax里一个材料的cte只对应一个距离变化量,实际光机结构里,就算都用铝做镜筒,根据镜筒和镜片之间连接方式的不同,是可能产生很多不同的实际距离变化量的,这些变化量有可能和zemax给出的变化量相差很大(我们这里最大差几十微米)