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遥远的路 2013-04-13 17:10

希望各位大侠看看我的帖，指导我一下

各位，在下最近才找到光学设计方面的工作，但最近却遇到不少难题，所以在此发帖，望各位大侠能指导指导，答疑解惑。 A4f;ftB  
CzG/=#IU  
       我的上司让我去分析一个镜头，因为镜头的镜片在温度变化时会热胀冷缩，这样镜片间间距就发生了变化，我的上司让我去用软件模拟一下各个间距变化后后截距长度产生的变化，以计算出敏感度（对后截距的敏感度）。然后我挑选敏感度高的间距去模拟间距变化0.01毫米后MTF所产生的变化，结果发现MTF下降得很严重，我把报告交给我的上司，上司说我做错了，他说间距变化这么小MTF不会下降这么严重的，他说他也请教过在做光学设计的朋友（我上司不是光学出身的，是做结构出身的，到目前为止，我觉得他懂得一些光学设计理论，但对zemax软件的了解却很薄弱），他们是把最后一个间距厚度设置为Marginal Ray Height进行模拟的。我按照他的方法做了，结果发现MTF还是下降得很厉害，于是我自己用quick focus这个功能做了一下，结果发现MTF好了很多，我把我做的方式和结果向他做了汇报，他说是他弄错了，我做对了。但我事后却觉得很奇怪，感觉自己还是很不理解。 T)*tCp]  
                                                                   `{'h+v`  
       第一， 这明明是一个定焦系统，如果按照我的做法去做，那么当温度变化时，间距发生变化，像面发生了移动，虽然间距变化可能只有0.01毫米，但如果我不用quick focus去调整像面的话，MTF将会下降得很厉害，而我用quick focus后像面的变化最多也不会超过0.1毫米（如果我记得没错的话，有可能不会超过0.05毫米），但问题是稍稍偏离了quick focus得出的像面，可能只是0.01到0.02毫米，MTF都会下降得很厉害。我请教了前辈，请教了师兄，得到了公差太紧，镜头不能用的结论。这个真的让我很疑惑不解，这个镜头公司是请了在日本做相机的大公司里的设计师去设计的，现在镜头的结构都差不多已经设计好了，按理说不可能出现镜头不能用的情况啊。  h3z9}'  
/[UuHU5*R  
       第二，我早上查了一下调焦，才知道除了一些很低端的傻瓜镜头以外，其他的定焦镜头和变焦镜头都是有自动调焦的功能的，我所分析的就是定焦镜头。但我所不明白的是定焦镜头是怎么调焦的，像面（CCD面）与最后一片透镜的间距应该是固定的啊，到底是怎么调焦的呢，我自己还弄不清楚，求各位大神指点。 ?<D1] Xv  
qHC/)M#L  
      另外，对于这个镜头，他的意思应该是让我去评估，而不是让我去做一个热膨胀系统，因为目前我根本就没接触过这种系统，更谈不上去做了。 t[X,m]SX  
r,cK#!<%  
;Wig${  
yu-xuegang 2013-04-13 19:15
仔细看了你的内容，觉得有点混乱，还是谈一下我的看法 okLhe F  
（1）定焦镜头同样也有调焦功能。调焦的实现有很多种方法，一般常用的是驱动调焦镜片运动，来实现不同物距变化，造成的后截距变化问题。同样也适用于由于热效应造成的离焦补偿，也就是说，热膨胀带来的主要影响就是离焦，那有调焦镜片了，就可以通过调焦来调整像面位置这样成像也就不会有影响了。 mZ4I}_\,  
（2）zemax中的quick focus就是确定像面位置，如果你给了热膨胀引起的间距变化，如果不quick focus，则离焦带来的MTF下降可能会较大（取决于焦深大小）。如果此时你使用quick focus，那就是重新调整像面位置，此时就最大程度的降低了热膨胀带来的间距变化影响。这种镜头只要有调焦机构热膨胀带来影响不会很大的。 oL*ZfF3  
（3）你这种简单的分析，并不能反映热膨胀问题。真正的对系统做热分析，是需要全面建模光学和光机结构，并使用有限元分析软件做热分析。再进一步给出各个面型变化，间距变化，然后在光学设计软件中重新建模得出评价结果。 `&g1`vg  
生人莫近 2013-04-13 19:59
是镜片热胀冷缩?还是镜筒?     [OQ+&\  
如果是日本人设计的镜头的话,用到塑料镜片的地方应该会是光焦度很小的镜片吧
遥远的路 2013-04-14 22:10
yu-xuegang:仔细看了你的内容，觉得有点混乱，还是谈一下我的看法 hwdZP=X  
（1）定焦镜头同样也有调焦功能。调焦的实现有很多种方法，一般常用的是驱动调焦镜片运动，来实现不同物距变化，造成的后截距变化问题。同样也适用于由于热效应造成的离焦补偿，也就是说，热膨胀带来的主要影响就是离焦，那有 .. (2013-04-13 19:15)  >;OwBzB  
c`4i#R  
实在太感谢版主的回复了，总算基本化解了我的疑惑，但对于第（3）我就不大了解了，可能不是我这个层次的新手所能理解与了解到的，不知版主是否能给我一下学习建议，是否有很好的指导书籍或资料，还有，有限元分析软件到底是指什么软件（我刚刚搜索了一下，没搜到），希望版主有书籍资料推荐给我，不胜感激，要是能发给我就更好了，我的邮箱是997016608@qq.com
遥远的路 2013-04-14 22:11
生人莫近:是镜片热胀冷缩?还是镜筒?     wf=M| #}_  
如果是日本人设计的镜头的话,用到塑料镜片的地方应该会是光焦度很小的镜片吧 (2013-04-13 19:59)  CXfPC[o  
Zi~-m]9U  
我记得用的是全玻璃，没有塑料，明白上班后我会确认一下，下班后再给你一个确切的回复。
遥远的路 2013-04-15 22:21
生人莫近:是镜片热胀冷缩?还是镜筒?     =h se2f  
如果是日本人设计的镜头的话,用到塑料镜片的地方应该会是光焦度很小的镜片吧 (2013-04-13 19:59)  skR I \  
n.\|NR'v  
是镜片膨胀，不是镜筒，没有塑料玻璃的，今天特意去看了一下
遥远的路 2013-04-15 22:36
yu-xuegang:仔细看了你的内容，觉得有点混乱，还是谈一下我的看法 f<T"# G$5  
（1）定焦镜头同样也有调焦功能。调焦的实现有很多种方法，一般常用的是驱动调焦镜片运动，来实现不同物距变化，造成的后截距变化问题。同样也适用于由于热效应造成的离焦补偿，也就是说，热膨胀带来的主要影响就是离焦，那有 .. (2013-04-13 19:15)  etHkyF  
D^%DYp  
版主，我今天针对你的看法请教了我们的结构工程师，对于第（1），他说这样要用到电子系统，造价太高而且复杂，他说我们公司的镜头只能采用弹簧来补偿像面的移动，这样成本低一点。对于第（3）他说就是他们所用的弹簧补偿，就是说他们在结构设计时加入了弹簧去补偿，这就是建模光学和光机结构，我其实对他这种说法很怀疑，所以希望版主能回复一下，告诉我我们的结构工程师说的是对是错。还有，他还拆过其他公司的一个镜头，另一个拿去做实验，发现里面没有弹簧补偿，没有驱动调焦镜片，没有电子系统，但他们的镜头在温度变化时却不会出现像面移动，即离焦的现象，这个他们一直很疑惑，不知道这家公司是怎么做到的，镜头里面所用的材料也跟我们公司用的差不多一样，基本没什么特别的。我请教过别人，别人说可能是用到“无热化设计”，我不知道是不是这样，所以我希望版主能发表一下你的看法，你的看法对我来说肯定很珍贵的，希望你能说说你的看法啊！！！！！！！
蕴藉之身 2013-04-16 08:19
建议你学着做下公差分析了。估计你们上司也就是要你分析下公差而已。
huxingong 2013-04-16 09:16
我也觉得是你们公司的镜头公差太严了 %HNe"7gk  
你先做个公差分析 vV?=r5j  
还有就是你的温度到底能变化多少呢？
菲索干涉 2013-04-16 16:37
一般镜头对温度没那么敏感吧，除非温度差异实在太大了
生人莫近 2013-04-17 09:40
玻璃还能膨胀这么多  温度变化有多高。。。。日本人做设计的时候没考虑你们产品的环境变化吗？
yeslao 2013-04-17 11:27
我觉得设计的公差太严了，并且弹簧具有不稳定性！
遥远的路 2013-04-17 12:14
生人莫近:是镜片热胀冷缩?还是镜筒?     `qjiC>9  
如果是日本人设计的镜头的话,用到塑料镜片的地方应该会是光焦度很小的镜片吧 (2013-04-13 19:59)  V ?10O  
Z5vpo$l  
既要考虑到镜片的热胀冷缩，又要考虑镜筒
遥远的路 2013-04-17 12:17
huxingong:我也觉得是你们公司的镜头公差太严了[表情] $J>J@4  
你先做个公差分析 ;:nO5VFOg  
还有就是你的温度到底能变化多少呢？ (2013-04-16 09:16)  TSQ/{=r  
a *n^(  
从-20度到60度，公差分析明天再做吧，现在中午休息，下午又有一堆事要做，晚上还得去学校上课
遥远的路 2013-04-17 12:39
huxingong:我也觉得是你们公司的镜头公差太严了[表情] p:u?a,p  
你先做个公差分析 pyZ&[ *@  
还有就是你的温度到底能变化多少呢？ (2013-04-16 09:16)  %of#VSk  
o.DT`L8  
温度变化从-20度到70度，我做了公差分析如下 {.tUn`j6V  
&) 7umdSgi  
WARNING: Boundary constraints on compensators are ignored when :&Xy#.un  
         using fast mode or user-defined merit functions. PdG:aGQ>  
kQXtO)  
Criteria            : Geometric MTF average S&T at 220.0000 lp/mm Hw8`/'M=%5  
Mode                : Sensitivities 7-81,ADv(  
Sampling            : 3 kKnz F  
Optimization Cycles : Automatic mode k WYjqv  
Nominal Criteria    : 0.28696347 >IO}}USm  
Test Wavelength     : 0.5500 9,y*kC  
=BpX;n <  
Fields: User Defined Real Image height in Millimeters IpQ51  
#      X-Field      Y-Field       Weight    VDX    VDY    VCX    VCY l+S08IZ  
1   0.000E+000   0.000E+000   1.000E+000  0.000  0.000  0.000  0.000 ;Dg8>  
2   0.000E+000   8.724E-001   1.000E+000  0.000  0.000  0.000  0.000 T'2(sHk  
3   0.000E+000   1.454E+000   1.000E+000  0.000  0.000  0.000  0.000 R iid,n  
4   0.000E+000   2.036E+000   1.000E+000  0.000  0.000  0.000  0.000 I3o6ym-i  
5   0.000E+000   2.617E+000   1.000E+000  0.000 -0.031  0.000  0.031 6bCC6G  
6   0.000E+000   2.908E+000   1.000E+000  0.000  0.074  0.001  0.356 o|G.tBpKg  
7   0.000E+000   3.000E+000   1.000E+000  0.000  0.121  0.004  0.479 rk W*C'2fz  
zRsG$)B  
Sensitivity Analysis: ZK4/o  
O`- JKZc  
                 |------------ Minimum ------------| |------------ Maximum ------------| ?}y?e}y*xZ  
Type                   Value    Criteria      Change       Value    Criteria      Change f,z_|e  
TTHI   1   2       -0.010000    0.286651   -0.000312    0.010000    0.285486   -0.001477 i[)H!%RV*  
TTHI   2   3       -0.010000    0.283952   -0.003011    0.010000    0.287757    0.000793 h0`@yo  
TTHI   3   4       -0.010000    0.277874   -0.009090    0.010000    0.294357    0.007393 j E_a ++  
TTHI   4   5       -0.010000    0.293807    0.006843    0.010000    0.277630   -0.009334 u(\O  
TTHI   5   6       -0.010000    0.285431   -0.001533    0.010000    0.278884   -0.008080 rWI6L3,i+  
TTHI   6   7       -0.010000    0.286581   -0.000383    0.010000    0.287383    0.000419 bJ~]nj 3  
TTHI   7   8       -0.010000    0.284841   -0.002122    0.010000    0.288696    0.001733 1{R 1:`  
TTHI   8   9       -0.010000    0.192224   -0.094740    0.010000    0.244641   -0.042322 g&;:[&% T]  
TTHI   9  10       -0.010000    0.239404   -0.047559    0.010000    0.189360   -0.097603 Y( n# =  
TTHI  10  11       -0.010000    0.282693   -0.004271    0.010000    0.289526    0.002562 XEM i~L+  
TTHI  11  12       -0.010000    0.282891   -0.004072    0.010000    0.284913   -0.002051 x]6OE]]8L  
TTHI  12  13       -0.010000    0.289198    0.002235    0.010000    0.284005   -0.002958 nE)?P*$3Z  
TTHI  13  14       -0.010000    0.284298   -0.002666    0.010000    0.287413    0.000449 x7 jE Ns )  
TTHI  14  15       -0.010000    0.285354   -0.001609    0.010000    0.288365    0.001402 H `Fe |6I&  
TTHI  15  16       -0.010000    0.287849    0.000886    0.010000    0.285948   -0.001015 W>0 36  
TTHI  16  17       -0.010000    0.285948   -0.001015    0.010000    0.287849    0.000886 -sl] funRy  
WP7*Q:5  
Worst offenders: S{aK\>>H  
Type                   Value    Criteria      Change %gDMz7$~  
TTHI   9  10        0.010000    0.189360   -0.097603 ~=i9]%g ?  
TTHI   8   9       -0.010000    0.192224   -0.094740 lw0l86^Y  
TTHI   9  10       -0.010000    0.239404   -0.047559 *?%DdVrO@  
TTHI   8   9        0.010000    0.244641   -0.042322 #:v}d+  
TTHI   4   5        0.010000    0.277630   -0.009334 7:t+  
TTHI   3   4       -0.010000    0.277874   -0.009090 HkFoyy  
TTHI   5   6        0.010000    0.278884   -0.008080 GGsDR%U  
TTHI  10  11       -0.010000    0.282693   -0.004271 WjtmV2b<7  
TTHI  11  12       -0.010000    0.282891   -0.004072 sEq_K#n{  
TTHI   2   3       -0.010000    0.283952   -0.003011 ax&,  
7HzO_u%H1  
_n(O?M&x  
Estimated Performance Changes based upon Root-Sum-Square method: n#,|C`2r  
Nominal MTF              :     0.2870 w=I8f}(  
Estimated change         :    -0.1072 Hzh?w!Ow  
Estimated MTF            :     0.1798 b&X- &F  
 RSXYz8{  
Compensator Statistics: jHq.W95+P  
Change in back focus: B uV@w-|  
Minimum            :        -0.016980 Q1?  !,a  
Maximum            :         0.016994 PJLSDIeN  
Mean               :         0.000001 TyVn5XHl^  
Standard Deviation :         0.006436 GV'Y'  
v<N7o8  
NL%5'8F>,  
Monte Carlo Analysis: > f,G3Ay  
Number of trials: 20 XhjH68S(  
tWy0% -  
Initial Statistics: Normal Distribution LO0<=4iN(  
^=@L(;Y  
  Trial    Criteria      Change  2bwf(  
      1    0.224653   -0.062310 zts%oIgV  
      2    0.194888   -0.092075 7<['4*u  
      3    0.284919   -0.002045 @w|'ip5@  
      4    0.253710   -0.033253 6Pc3;X~  
      5    0.240089   -0.046874 $-'p6^5  
      6    0.298116    0.011153 oHH-joYnn  
      7    0.197691   -0.089273 $lmGMljF  
      8    0.232544   -0.054419 xG i,\K\:  
      9    0.249606   -0.037357 raRb K8CQ  
     10    0.279120   -0.007843 9q;n@q:29  
     11    0.242699   -0.044264 hOjy$Z  
     12    0.247212   -0.039751 -@f5d  
     13    0.178908   -0.108056 V uZd  
     14    0.245655   -0.041308 _Vr>/f  
     15    0.283498   -0.003465 Y8YNRyc=  
     16    0.239833   -0.047131 gSS2)Sd}  
     17    0.264991   -0.021972 n 5h4]u  
     18    0.290497    0.003534 q_K8vGm4e  
     19    0.203512   -0.083452 -:]_DbF  
     20    0.276757   -0.010207 ^\:"o  
k_$:?$  
Nominal    0.286963 ?v?b%hK!;  
Best       0.298116 H;5FsKIF  
Worst      0.178908 ^y"5pf SR  
Mean       0.246445 2;N)>[3*J  
Std Dev    0.033214 k!-(Qfz  
iX,| ;J|]  
Compensator Statistics: w3oh8NRs_  
Change in back focus: d*;wHA,}F  
Minimum            :        -0.022433 R+Q..9 P  
Maximum            :         0.023303 <RQ\nU  
Mean               :        -0.003063 _s{on/u  
Standard Deviation :         0.012296 HAJK%zLc  
Q@zD'G >  
90% >=     0.194888             z.EpRJn  
50% >=     0.245655             oqeA15k$  
10% >=     0.284919             /~RY{ c@#L  
!Wn^B|  
End of Run. c!n\?lB  
zyb>PEd.  
求指导
遥远的路 2013-04-17 12:40
菲索干涉:一般镜头对温度没那么敏感吧，除非温度差异实在太大了 (2013-04-16 16:37)  SvE3E$*  
"9Q @&C  
可以重新看看我的帖子，有公差分析
遥远的路 2013-04-17 12:40
菲索干涉:一般镜头对温度没那么敏感吧，除非温度差异实在太大了 (2013-04-16 16:37)  ?%)G%2  
}K<% h  
在回复里
遥远的路 2013-04-17 12:41
蕴藉之身:建议你学着做下公差分析了。估计你们上司也就是要你分析下公差而已。 (2013-04-16 08:19)  H!H&<71-  
Bz7rf^H`Z  
可以看看我的帖子，有公差分析，在回复里
hoxomo 2013-04-17 13:15
为什么用几何MTF 而不是衍射MTF?
遥远的路 2013-04-17 22:49
hoxomo:为什么用几何MTF 而不是衍射MTF? (2013-04-17 13:15)  ntZl(]l  
GW;\ 3@o  
        其实你没提问我也不知道该用几何MTF还是衍射，但我刚才查了一下，似乎当像差比较好时应该用衍射MTF，这么说来我用的不大对，但我想这个影响也不大吧，毕竟从公差来看是有点太紧了，这是我作为新手的看法，望不对的地方你能加以指正，谢谢。 *)8!~Hs   
        还有，请问一下几何MTF一般用在什么情况下，我指的是公差分析的。
生人莫近 2013-04-18 09:59
粗略分析用吧  精确分析用衍射
m0oo0n 2013-04-18 10:59
貌似不是很敏感吧。。。。 T F[8r[93  
而且你分析的是220lp/mm 这么高的频率 F\Z|JCA  
个人看法
bitjin 2013-04-18 14:51
热分析就是把结构在有限元分析软件中进行网格划分，加入温度变化，得出结构的变化(曲率，间距等)，再将其变化后的结构在光学设计软件中进行光线追击，得出其前后的光学特征的变化
遥远的路 2013-04-22 22:15
bitjin:热分析就是把结构在有限元分析软件中进行网格划分，加入温度变化，得出结构的变化(曲率，间距等)，再将其变化后的结构在光学设计软件中进行光线追击，得出其前后的光学特征的变化 (2013-04-18 14:51)  j96\({;k  
+#LD@)G  
请问到底什么是有限元分析软件啊？ p|&9#?t4A  
Oe_*(q&  
q5909811 2013-05-12 13:49
菲索干涉:一般镜头对温度没那么敏感吧，除非温度差异实在太大了 (2013-04-16 16:37)  o"M h wh  
w\`u |f;Aq  
我上次做了个红外的镜头 热分析之后热离焦两个毫米 我当时就疯了
q5909811 2013-05-12 13:49
你有没有在多重结构里进行热分析啊
q5909811 2013-05-12 13:51
遥远的路:版主，我今天针对你的看法请教了我们的结构工程师，对于第（1），他说这样要用到电子系统，造价太高而且复杂，他说我们公司的镜头只能采用弹簧来补偿像面的移动，这样成本低一点。对于第（3）他说就是他们所用的弹簧补偿，就是说他们在结构设计时加入了弹簧去补偿，这就是建模光 .. (2013-04-15 22:36)  )4CF*>*6V  
? ht;ZP  
温度范围是多少 看你这样说其实应该进行下无热化设计
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