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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   mY2:m(9"5  
    }""p)Y&  
    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。   c8Pb  
    yjZ2 if  
    2002年镜头设计问题 9]~PC Z2j  
      Ø  设计一个折射镜头,具有类似全息元件的轴向色差 gA +:CgQ  
      Ø  光谱从400到750nm,共15个波长 'C]jwxy  
      Ø  零视场(只有轴上视场) _EKF-&Q6  
      Ø  所有光谱范围后焦距大于0 Qilj/x68  
      Ø  在中心波长575nm V9jFjc?  
        ■  F数为8 70`M,``  
        ■  焦距100mm cIZc:   
        ■  几何RMS点列图最小 gduxA/aT  
      Ø  只能使用肖特玻璃和球面 ,VG9)K 1K  
    HYIRcY  
    求解过程 9eSRCLhgD  
    CODE V建模 *,jqE9:O  
    两种可行方案 }u^:MI  
      1) 变焦镜头,15个波长和变焦位置 g~R/3cm4  
        变焦参考波长和权重 ) hdgz$cl  
        可以使用变焦的近轴像面求解 nZW4}~0j  
        绘图复杂等 &q>h *w4O  
      2) 非变焦镜头,除了参考波长575,其它所有波长权重为零 &wGg6$  
        只要可以计算所有波长的后焦距就行 m.1 46  
    最终选择第二方案 %Rn:G K  
    评价函数 M7 p8^NL  
      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 aJQXJ,>Lv  
      指定波长λ的焦移由下式给出 Q<'@V@H  
    [BFL(λ)-BFL(575)]-100(575/λ-1)
       "'aqb~j^  
    所有对应的15个波长数据平方和后开根号即得到RMS值 KZ\dB;W< |  
      计算此评价函数的理想方式是使用宏程序 5`yPT>*#m>  
      1) RMS点列图半径: =tq7z =k  
      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 7,su f }=  
      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 o[{&!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。 /$*; >4=>f  
    色差校正公式 t'Htx1#Zc[  
      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 7jR7  
    Ф=ΣΦk
       :~r#LRgc  
    每个透镜的光焦度是波长的函数Φj,k=ck(nj,k-1)
       [Y oa"K  
    因此每个波长的总光焦度为Фj=ΣΦck(nj,k-1)
       Ns~ g+C9  
    薄透镜求解 [J:zE&aj  
      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)
       ]-rczl|o  
    这样便很容易生成起始设计结构和考虑玻璃类型。
       -&7=uRQk  
    求解线性方程组 u;(K34!)  
      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
       aKOf;^@  
    寻找合适的玻璃组合 g1dmkX  
      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 )+k[uokj  
        Ø  RMS焦移图有6个节点 $l43>e{E  
        Ø  20个元件,11个胶合面 "?+UI   
        Ø  受17阶球差限制 { "}+V`O{  
        Ø  经过彗差校正,因此是真正的f/8 9<~,n1b>x  
        Ø  总长125mm ZU^Q1}</5  
        Ø  评价函数0.00044
    5D-BIPn=JV  
    m^Rd Iy)  
    o] S`+ZcV  
    最终设计的焦点位移图结论 (Z'WR  
      Ø  详细的进行近轴分析准备会很有帮助 a(g$ d2H  
      Ø  宏程序对评估玻璃组合和重复计算都非常便利 (A|B@a!Y>  
      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 .yG8B:7N2  
      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 : (RL8  
      Ø  在确定玻璃类型后,使用全局优化可能会有帮助 <JJkki  
    i!y\WaCp  
    (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
    在线vurtne_000
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    只看该作者 3楼 发表于: 2013-06-05
    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!
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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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