[讨论交流] 第一周题目：风景镜头

本帖最后由 Dreamor_007 于 2017-5-20 10:16 编辑

我们约定的时间到了···

第一周，题目不是很难，我只是希望大家练习整个完整的过程

初始结构选择，镜头优化，材料选择，公差分配，实际工程预算（这一步这是一个简单加法计算）····

题目：风景镜头


参数:   EFFL=100;
                              
           波长范围：可见光波段
           
           F/#=15;
           
           材料：成都光明玻璃库


要求：    视场       RMS值
               0°            30um
               10.5°       50um
               15°          80um



公差分析可以参考之前的帖子http://www.optzmx.com/forum.php?mod=viewthread&tid=437

也可参考下面的文章

              

         





公差设置可以参考下面的图片：





最终的参考价格：



玻璃图如下：





提示：

1.玻璃的相对价格=（所选玻璃价格/H-K9L单价）*10

2.选择的公差等级越高意味着付出更高的成本。

3.如果你最终选的设置的公差为如下图所示



那么你的成本就是

玻璃的价格+直径公差（103）+中心厚度公差（105）+玻璃污染特性（103）+透镜数量（都按105计算）+·····+镀膜要求（100）

得出你最终的答案（当然这个是我想的一个标准，如果哪位有实际的经验 也可以跟我们分享）


4.分享給大家一段话

你确信你设计了一个好结果。下面要问你自己一些实际问题。

首先，设计中使用的玻璃有没有加工难度？例如，是否有难以研磨或抛光的材料？

其次，是否你设计的镜头用在潮湿的环境中？如果是，你使用的玻璃是否有吸水性？

第三，你使用的玻璃有没有抗霉变能力？

第四，你设计的镜头是否需要在极端温度下工作？如果是，对于热环境它的敏感度有多大？机械结构是否能支撑由温度升高

而引起的透镜膨胀而不至于元件破裂。

所以，我们需要考虑的问题还有很多······     这里这是简单的考虑到了加工成本·····


我们最终的目标是：

花最少的钱解决这个实际设计问题··！！！

友情提示：

1.每个人都要认真的练习，最终将自己的答案贴在下面（一些说明的图片和ZMX文件）

2.一些优秀的答案和问题，我们都会给予一些奖励。

3.希望大家在提问之前，多思考·······


加油~Everybody~~~

本帖最后由 lyardan 于 2017-5-20 22:54 编辑

这个属于中等视场，小孔径的镜头。
优化要点在于，1、大像差系统要用spot radius默认函数优化
2、要加入光阑距控制场曲和像散。
3、材料要选色散系数高的，控制色差。优先考虑qk3这个性价比爆表的

工艺上，注意边厚1、定位口径1
这种弯月透镜也要注意定心系数0.1
这种镜头不需要考虑公差，偏心0.2都几乎没影响

本帖最后由 Dreamor_007 于 2017-5-21 10:04 编辑

以下是我做的一个结果







说一说其中的过程：

1.设置初始结构时，我设置了一个双凸结构。优化时发现总是跳不出双凸结构的局部最小值·· 且像质不能达标

2.我加入了控制像散的操作数FCGS+FCGT+DIFF，像质达标

3.设置玻璃为变量，优化后ZEMAX给我的是H-FK玻璃···查了查表，太贵。但是我知道了玻璃优化的大概方向（折射率不必很大，但是色散一定要小）

4.对照玻璃图表选择H-PK或者H-QK玻璃应该较好，看到H-QK3L比较便宜，于是就它了。

5.公差分析时，刚开始选择公差等级四，分析结果远超像质标准，于是放松公差···选择公差等级8.  结果如上图所示。

6.关于这个结构的成本：因为选择的玻璃性价比高，且公差等级8  所以这个结构下来的成本应该算是比较低的

遇到的问题：


我发现如果不加控制1.、2视场的RMS值总是差不多的···· 我加入了TRAY操作数以后才把中心控制下去。

我用了加大1视场权重的方式试图降低1视场的RMS值   ，但是基本没用····  为什么？



最后希望大家不要被之前的答案所影响···可以参考，但是不要思维局限，  选择玻璃只是考虑H-QK3L ·····

尽量还是进行一下公差分析···  毕竟 我们需要练习它  

谢谢大家

第三个面，固定口径是因为边厚么？

这个数值是怎么确定出来的？根据经验 还是有其他的方法 谢谢

加上定位口径后，评估边厚是否足够
定位口径起码要0.5，尽量0.7以上，我一般做到1（20mm以下的小镜片）
定位口径可以做小，但是隔圈厚度要尽量1以上，不然容易变形
边厚还要额外加上0.3的磨边口径之后＞0.5

你可以加大默认函数的环数和权重，不需要加像散和tray
ZPK比较软，不好加工
你的公差设置不合理，一般3个圈对应的倾斜是0.02-0.04度，你却设置了3度。公差最关键的敏感项你也不关注

定位口径是什么意思（固定口径？）
三个圈讲的是光阑+透镜前后表面，装调时候这三个形成的圈？

本帖最后由 Dreamor_007 于 2017-5-21 14:47 编辑

尝试按照您说的做了一遍··








发现阿贝数和不规则度对系统RMS值影响较大，收紧公差

得到：

、


成本



不懂为什么加大环数就可以达到这样的效果····

那个光圈为3时，透镜倾斜已经改为0.05度

再次进行敏感度分析时，发现阿贝数和不规则度TIRR影响较大，  进行收紧

得到最终答案···

很感谢你对我的指导······lyardan

       一直在潜水，做为小白在默默的关注群里各位大拿们的杰作与分享，收益颇多，非常感谢这个平台。从今天起开始试着贴出来自己的作品，这个东西还是自己走一遍才能形成自己的思路与方法，也请各位同仁们能够不吝指正。
思路:
       初始结构让我想起了《Introduction to Lens Design With Practical ZEMAX examples》里面的一个案例，介绍风景物镜的，参照里面的作业部分做了一个光阑在镜头后面的设计。里面的参数就按照近轴雷竞技下载找ray666点vip理论算出来，半径和光阑距离做为变量，光阑距可以控制慧差与像散，给定透镜厚度，玻璃材料选用H-K9L，默认评价函数里面要用到均方根 离散斑半径。

公差分析：
      按照楼主给出的公差分析Q8来设定变量，优化得到结果。

疑问：
1.得到的最终结构不知道能否满足实际生产，另外就是看了下MTF感觉一塌糊涂，又不知怎么继续优化，请指教。
2.MTF是不是一定要达到或者接近衍射极限才算设计ok。

本帖最后由 goontwin 于 2017-5-22 16:43 编辑

我做了一个，依据如下：
1、材料使用ZK9B，折射率高，相对价格便宜，阿贝数较高；
2、边子厚度大于1mm，易于加工；
3、各个视场公差分析达标；4、光阑在透镜前，有助于保护玻璃。