[原创]如何使用CAXCAD的高良率优化降低透镜的公差敏感度？ [复制链接]

• 公差的敏感度是光学设计中的重要问题
• CAXCAD 允许用户在优化透镜过程中控制和降低公差的敏感度来提升生产制造良率
• SSN2 是CAXCAD 高良率优化的核心，它将制造敏感度引入评价函数

首先我们用SSN2 快速评估一下苹果手机镜头的敏感度，然后用一个实例来介绍如何使用SSSN2来进行镜头的优化 UasU/Q <  

图片:01-iPhone.png

4o<rj4G>  
<5 }  
在这款手机镜头中，采用了6P 12个高阶非球面，高阶非球面的生产制造和公差敏感度对于系统的成功尤为重要。 3OB=D{$V  
aJ"m`5]=%  
我们利用CAXCAD 最新的SSN2 对其进行快速评估。 0NF=7 j  
TYKs2+S6  

图片:01-iPhone-02.png

c[>xM3=e^q  
AnK~<9WQj  
在生成的评价函数中SSN2，可以对每个面进行评估，并且通过下图所示的数据中可以看到，这款镜头的第五片，尤其是第12个面的生产敏感度明显很高。 6E-AfY'<  
M5kw3Jy5  
这里对我们两个指导意义，第一，成平设计后对这个高敏感度的面型的制造难度是最大的；第二，后续镜头改进，例如使用7P就可以尝试降低这个面的敏感度。 Lb,wn{  
cSTF$62E  

图片:01-iPhone-03.png

kW7$Gw]-  
.>a [  
下面我们用一个简单的例子，来展示如何使用SSN2 来优化镜头。 NZ"nG<;5  
mt]^d;E  
在CAXCAD的文件夹中，有一个已经设计好的非球面透镜。如下图所示： #\8"d  
X`fb\}~R(  

图片:01 (1).png

+# 3e<+!F  
@h9QfJ_f  

图片:03 (1).png

zP&D
  
[DZ|Ltv  
这个镜头的光斑已经优化到很好的效果，几何光斑小于衍射极限。 h343$,))u  
1,(WS F  

图片:02 (1).png

W\2 ']7}e  
TM5 Y(Q*  
T#<Q[h=  
!z1\#|>  
我们使用了10条光线进行优化，这适应与针对非球面的情况。 ob;O,&e0>  
?>Ngsp>-P  

图片:04.png

.I?~R:(Ig  
%Gl1Qi+Po_  
采用高良率的方法加入评价函数 /i~x.i3  
!FwNq'Q8$  

图片:05.png

f`)*bx  
U&ytZ7iB  
其中透镜第一个表面的 SSN2 的数值比较大0.1499， 而第二个面的SSN2很小，这说明透镜第一个面承担的光学系统的主要作用，敏感度也相应的高。 $J):yhFs e  
?rjB9AC_;t  
注意: SSN2 的数值范围介于0 到 1, 数值越小，表示生产敏感度度越低. uM\5G
K  
fy$?~Ji&  

图片:06.png

"x vizvR  
K3Bw3j 9  

图片:07.png

wn;)La  
(:I]v_qEYS  
在引入SSN2后，优化透镜 !S%0#d2  
{a__/I>)  

图片:08.png

!6l*Jc3  
`^] D;RfE  
我们可以看到透镜的两个面都承担了光学目标的要实现的任务。 S
@'%dN6e  
/Kh,  

图片:09.png

i),bAU!+m  
tY>Zy1hlI  
此时两个面的SSN2数值接近，而且都不大。当然，这样的优化结果，可能光斑质量一定会相应降低。 $ x:N/mMu`  
d@p#{ -  

图片:10.png

RRXp9{x`  
;NH^+h  
此时我们可以调节SSN2的权重，例如0.01, 再次优化后敏感度也会降低，效果也会更好。 t.dr<   
J?dLI_{<  

图片:15.png

x
0b=r!Duu  
1+gFfKq  
SSN2 的功能，可以配合全局优化进行 sPG500=)  
r ^\(M {  

图片:16.png

Jt[,V*:#  
"g)V&Lx#X  
SSN2的权重可以根据不同的设计阶段，进行变化 uIbAlE  
<=V{tl  

图片:17.png

m^0vux  
%ioVNbrR7  
此时我们可以得到敏感度和设计结果的平衡 lKB9n}P  
-pIz-*  

图片:18.png

ALy7D*Z]w  
=@0J:"c  

图片:19.png

b*.aaOb  
n0!2-Q5U)h