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    [转载]CODE V 2002IODC镜头设计问题求解 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2013-06-05
    问题背景   WMz|FFKVY  
    \]:NOmI^'  
    国际光学设计会议(IODC)以前称为国际镜头设计会议,从上世纪60年代起,几乎每四年都会举行一次。在每次会议上,会议组织方都会假设一个设计问题,由参与者来进行求解。这些问题通常都比较晦涩难懂,以至于难以实现商业应用,故此而避开专利或者所有权的问题。   K.L+; nQ  
    5N</Z6f'o  
    2002年镜头设计问题 ;%.k}R%O@  
      Ø  设计一个折射镜头,具有类似全息元件的轴向色差 ^>}[[:(6/  
      Ø  光谱从400到750nm,共15个波长 M]zNW{Xt  
      Ø  零视场(只有轴上视场) #UnO~IE.m$  
      Ø  所有光谱范围后焦距大于0 k.f:nv5JO  
      Ø  在中心波长575nm 00x^zu?N  
        ■  F数为8 FJH8O7  
        ■  焦距100mm H4",r5qw:  
        ■  几何RMS点列图最小 >bP7}T  
      Ø  只能使用肖特玻璃和球面 fe`G^hV  
    C^v -&*v  
    求解过程 ' "p*FN  
    CODE V建模 7027@M?A?  
    两种可行方案 [4yQbqe;  
      1) 变焦镜头,15个波长和变焦位置 >V=@[B(0  
        变焦参考波长和权重 4gt "dfy+  
        可以使用变焦的近轴像面求解 6HQwL\r79  
        绘图复杂等 xJ5!` #=  
      2) 非变焦镜头,除了参考波长575,其它所有波长权重为零 j@\/]oL^We  
        只要可以计算所有波长的后焦距就行 A{"t0Ai='0  
    最终选择第二方案 "lb!m9F{  
    评价函数 Pu*UZcXY  
      规定的评价函数是575波长的RMS点列图半径和相对于全息元件的近轴焦移RMS的加权RMS VQ}3r)ch  
      指定波长λ的焦移由下式给出 md LJ,w?{  
    [BFL(λ)-BFL(575)]-100(575/λ-1)
       f=Y9a$.:M  
    所有对应的15个波长数据平方和后开根号即得到RMS值 }r<^]Q*&p  
      计算此评价函数的理想方式是使用宏程序 !sWBj'[>  
      1) RMS点列图半径: PX/0  jv  
      以NRD 100运行SPO,将文本输出捕获到Buffer中,得到显示的RMS点列点直径,除以2即得到半径值 m3e49 bP  
      2) 每个波长^W的焦移值:-(hmy si w^w)/(umy si w^w)-100*(575/(WL W^w)-1)色差校正 nit7|T@^  
      单个的玻璃元件蓝光聚焦短而红光聚焦长,而对于普通的消色差双镜片,单个元件的光焦度要比总光焦度要大,以使两个波长相遇。在这个镜头中,这两个颜色不只是要相遇,更要相交以使红光聚焦短而蓝光聚焦长。因此,我们需要光焦度非常大的元件,同时,二阶或更高阶色差也很重要,这样我们可以达到全息元件的色散曲线。 I"?&X4%e  
    色差校正公式 nOzT Hg8  
      对于N个接触薄透镜,总光焦度仅仅是单个透镜的光焦度之和 z3LPR:&Z  
    Ф=ΣΦk
       }f*S 9V  
    每个透镜的光焦度是波长的函数Φj,k=ck(nj,k-1)
       RL8 wSK  
    因此每个波长的总光焦度为Фj=ΣΦck(nj,k-1)
       cYS+XBz  
    薄透镜求解 o:*iT =l  
      如果使每个波长的总光焦度Фj等于全息元件的光焦度,并且波长数与元件数相等,那么薄透镜的解则是如下的一个线性方程组的解100×575/λj=ΣΦck(nj,k-1)
       zwK;6&(W  
    这样便很容易生成起始设计结构和考虑玻璃类型。
       ,6pH *b $  
    求解线性方程组 8 z7,W3b  
      CODE V并没有提供直接的宏或者宏函数用来求解线性方程组,但是我们有一个奇异值分解SVD的宏,我们在一本著名的“数值方法”书中发现了利用SVD进行线性方程组求解的方法
       Lwk-  
    寻找合适的玻璃组合 ?"u-@E[m  
      通过一个玻璃列表文件和线性方程组求解方法,编写宏程序分别产生三个、四个和五个元件的薄透镜解,该宏遍历所有可能的玻璃组合。 最终结果 z9w.=[Io  
        Ø  RMS焦移图有6个节点 z5w|+9U  
        Ø  20个元件,11个胶合面 ]iX$p~riH  
        Ø  受17阶球差限制 k]YGD  
        Ø  经过彗差校正,因此是真正的f/8 S3wH M  
        Ø  总长125mm uS,$P34^oy  
        Ø  评价函数0.00044
    LRs; >O  
    ?QVI'R:Z?  
    pSUp"wch  
    最终设计的焦点位移图结论 OUMr}~/  
      Ø  详细的进行近轴分析准备会很有帮助 JFdzA  
      Ø  宏程序对评估玻璃组合和重复计算都非常便利 M lwQ_5O  
      Ø  文中的设计在40个作品中位列第8,更好的设计其尺寸都相当长,胜出的作品长达1km,同样使用CODE V完成 4tWI)}+ak  
      Ø  建议近轴解的元件之间彼此远离,这会比较有用,但是这些方程是非线性的,会更难求解 CgE5;O  
      Ø  在确定玻璃类型后,使用全局优化可能会有帮助 BT0hx!Ti  
    Ry3 f'gx  
    (原文链接:http://www.cybernet.sh.cn/solution/s63.html,来自莎益博工程系统开发(上海)有限公司官方网站)
     
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    只看该作者 1楼 发表于: 2013-06-05
    这个东西有意思,学习了。
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    只看该作者 2楼 发表于: 2013-06-05
    let me see the file
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    看看是什么
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    只看该作者 4楼 发表于: 2013-06-05
    ·············看看
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    只看该作者 5楼 发表于: 2013-06-05
    据说最后得奖的基本都是用CODEV的,谢谢分享!
    离线扬帆远航
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    只看该作者 6楼 发表于: 2013-06-05
    谢谢分享,看看!
    离线xueqs
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    只看该作者 7楼 发表于: 2013-06-05
    感谢!!!!!!!!!!!!!!!1
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    只看该作者 8楼 发表于: 2013-06-06
    c c 3 q !
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