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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 正序阅读 楼主  发表于: 2013-06-05
    问题背景   Hq!|r8@6  
    "c|Rpzs[  
    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。   z+-o}i  
    x0WinLQ  
    2002年镜头设计问题 "%\hDL;  
      Ø  设计一个折射镜头,具有类似全息元件的轴向色差 _54gqD2C,  
      Ø  光谱从400到750nm,共15个波长 }pIn3B)  
      Ø  零视场(只有轴上视场) Ih>s2nL  
      Ø  所有光谱范围后焦距大于0 Wky9w r:g  
      Ø  在中心波长575nm ?^W1WEBm  
        ■  F数为8 Z&U:KrFH  
        ■  焦距100mm Ka_;~LS>(  
        ■  几何RMS点列图最小 imeE&  
      Ø  只能使用肖特玻璃和球面 *@ H\J e`  
    ,Aai-AGG@  
    求解过程  6su~SPh  
    CODE V建模 Q$v00z]f*  
    两种可行方案 ~f[ Y;  
      1) 变焦镜头,15个波长和变焦位置 @Z2np{X:  
        变焦参考波长和权重 }YVF fi~  
        可以使用变焦的近轴像面求解 ~UZ3 lN\E  
        绘图复杂等 {ywwJ  
      2) 非变焦镜头,除了参考波长575,其它所有波长权重为零 Jv+w{"&  
        只要可以计算所有波长的后焦距就行 Q;g7<w17  
    最终选择第二方案 O9ps?{g  
    评价函数 ');vc~C  
      规定的评价函数是575波长的RMS点列图半径和相对于全息元件的近轴焦移RMS的加权RMS &T~X`{V]`  
      指定波长λ的焦移由下式给出 8-Y*b89  
    [BFL(λ)-BFL(575)]-100(575/λ-1)
       `;J`O02  
    所有对应的15个波长数据平方和后开根号即得到RMS值 {:|3V 7X  
      计算此评价函数的理想方式是使用宏程序 M/dgW` c  
      1) RMS点列图半径: doOuc4  
      以NRD 100运行SPO,将文本输出捕获到Buffer中,得到显示的RMS点列点直径,除以2即得到半径值 1P*hC<  
      2) 每个波长^W的焦移值:-(hmy si w^w)/(umy si w^w)-100*(575/(WL W^w)-1)色差校正 hlB\Xt  
      单个的玻璃元件蓝光聚焦短而红光聚焦长,而对于普通的消色差双镜片,单个元件的光焦度要比总光焦度要大,以使两个波长相遇。在这个镜头中,这两个颜色不只是要相遇,更要相交以使红光聚焦短而蓝光聚焦长。因此,我们需要光焦度非常大的元件,同时,二阶或更高阶色差也很重要,这样我们可以达到全息元件的色散曲线。 /Pkz3(1  
    色差校正公式 -1RMyVx  
      对于N个接触薄透镜,总光焦度仅仅是单个透镜的光焦度之和 %l!?d`?  
    Ф=ΣΦk
       Hd\V?#H  
    每个透镜的光焦度是波长的函数Φj,k=ck(nj,k-1)
       9$HBKcO  
    因此每个波长的总光焦度为Фj=ΣΦck(nj,k-1)
       >ItT269G  
    薄透镜求解 8hD[z}  
      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)
       0hV#]`9`gN  
    这样便很容易生成起始设计结构和考虑玻璃类型。
       & UOxS W  
    求解线性方程组 0B7G:X0  
      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
       YLGE{bS  
    寻找合适的玻璃组合 YnRO>`  
      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 HFZ'xp|3dn  
        Ø  RMS焦移图有6个节点 @,TIw[p  
        Ø  20个元件,11个胶合面 XhHgXVVGG<  
        Ø  受17阶球差限制 k#Sr;"  
        Ø  经过彗差校正,因此是真正的f/8 C| ~ A]wc=  
        Ø  总长125mm .i I{  
        Ø  评价函数0.00044
    T \uIXL?3  
    1o%#kf  
    e;"J,7@  
    最终设计的焦点位移图结论 jDpA>{O[  
      Ø  详细的进行近轴分析准备会很有帮助 /*T^7Y&  
      Ø  宏程序对评估玻璃组合和重复计算都非常便利 1+uZF  
      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 3NLn}  
      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 c 'wRGMP  
      Ø  在确定玻璃类型后,使用全局优化可能会有帮助 Sv{n?BYq  
    J<QZ)<T,&  
    (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 24楼 发表于: 2014-12-13
    有意思
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    只看该作者 23楼 发表于: 2014-02-04
    不是很明白
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    只看该作者 22楼 发表于: 2014-01-16
    挺有意思的~
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    只看该作者 21楼 发表于: 2014-01-15
    谢谢分享,看看!
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    只看该作者 20楼 发表于: 2013-11-26
    不懂啊
    离线光之未来
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    只看该作者 19楼 发表于: 2013-11-02
    看来学这个软件很有用呀
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    只看该作者 18楼 发表于: 2013-10-27
    仔细学习来了
    离线excalibur_11
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    只看该作者 17楼 发表于: 2013-08-16
    多谢分享··········
    离线孤烟寂
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    只看该作者 16楼 发表于: 2013-06-09
    有意思