[讨论交流] 第一周题目：风景镜头

使用word做了风景物镜的设计报告，内部附有设计原件及图片。
其中也有疑问，请各位指导老师评价。
1、公差分析时的Check对应的指标在zemax中的哪个指标对应；
2、光阑位置的选择确实由妙用，但这个案例中，放在镜片之后，效果并不理想。

本帖最后由 iamcream2 于 2022-7-22 10:19 编辑

照着前辈们的例子做了一下。镜头数据

点列图rms光斑半径是符合要求了，但是看光斑形状，垂轴色差很大。

mtf


公差数据


公差结果

心得：1.设计时可以将玻璃设成替代，锤形优化后看玻璃折射率和阿贝数的变化趋势，再手动根据现实各种条件更改合适的玻璃。
2.设计时应注意边厚，定位口径。
3.公差方面做的很少，跟着之前的前辈们设置的也基本能通过。新版本比旧版本多了折射率，这个不知道设置多少比较合适。测试波长也不知道设置多少。发现05以后的版本分析都写得大于，我的理解是软件更新出错了？应该是05版本zemax写的小于等于比较合适。

本帖最后由 小巴达兽 于 2022-7-26 14:07 编辑

雷竞技下载找ray666点vip萌新也自己跟着做了一个，自己对玻璃了解程度不够，跟着大佬一样选了H-QK3L，然后通过光焦度公式计算出半径，厚度设置为2，但一开始忘记设置光阑面，第二次设置了光阑面，但对空气的约束导致优化不到想要的结果，最后放开空气约束，才勉强达到。跟着其他大佬的公差设置，跑了下公差，应该能达到要求

最近在看《Introduction to lens design with practical ZEMAX examples-CN.480》，然后又看到这个版块，所以分享一下自己的过程。


1.设置好波长和视场后，将入瞳直径设置为6.67（D=EFL/FNO）
2.在像面前插入2个面，并将第3面设置为STO面（做之前就想好要弄前风景物镜了），预设透镜为H-K9L（最便宜了），厚度为1，对STO面的厚度求M解
3.建立评价函数，约束透镜EFL为100，透镜到光阑的距离大于0（不然光阑老想着到透镜前面去）；把透镜曲率半径和透镜到光阑的空气间隔设为变量，优化后得到透镜的两个曲率半径和光阑位置
4.再接着把透镜厚度设为变量，优化后透镜厚度为1.5左右，查表感觉透镜直径变厚比较大，设置透镜厚度约束条件，并将STO面的厚度解改为变量，优化后各项性能均满足题目要求
5.发现WFNO小于15，调整入瞳直径，使得最后WFNO=15，EFL=100
6.使用Q8等级公差，进行公差分析




疑问：
1.我在预设透镜厚度时，先给了0.5，然后在设置默认评价函数时，提示错误光线未经过第一面，我认为是曲率半径太小的缘故，但不知道界限在哪里，请问后续改如何避免这种情况？
2.在设置透镜到光阑的边缘空气间隔时，我认为其两个面是透镜的第2面和STO面，但是同事跟我说要两个面都设置为透镜第2面才能管控到，这是为什么呢？我看MNEA的操作数说明上，也是surf1到surf2的距离啊。
3.zemax中共有3种f/#，题目中的f/#指的是哪种？我们跟客户敲定规格的时候，指的是哪一种？

1. 初步整理目標規格：EFL=100 mm, F/#=15, D=6.666 mm, 視場=0 degree, 10.5 degree, 15 degree
2. 像值要求： 0 degree < 30 um, 10.5 degree < 50 um, 15 degree < 80 um
3. 根據規格判斷為中視場、小孔徑架構
4. 初始結構為等凸透鏡，光闌放置於鏡片前方，材料使用H-K9L。後續若無法達到像值要求再做更換。
5. 將兩半徑設定為變數，最後一層空氣厚度設為Marginal ray height = 0，進行第一次優化，使用默認評價函數RMS Spot。結果如下：



6. 第一次優化後，像值雖未達要求，但差異不多，使用Quick focus後再優化ㄧ次。結果如下：



7. 像值已達要求，進行公差分析，使用Q8等級公差。結果如下：

新人尝试一下这个题目
刚看到题目时还是很蒙的，对于初始结构的选择以及对于初始玻璃材料的选择毫无头绪，在看了以上众多大佬的回复之后对于上述两个疑问有以下解答，希望大佬能够指出其中的错误：
1、对于风景物镜的初始结构的选择：第一为了成本考虑初始结构只使用一个透镜（设置前表面为变量，厚度看评论区大部分选择2或者3，这里我选择2，后表面由F数控制）；第二为了减少场曲和像散将光阑面放在透镜前，并设置光阑距为变量。
2、对于初始玻璃材料的选择：1、成本考虑；2、高的阿贝数能够较好的使单透镜矫正色差。在此我考量了前者选用了H-K9L材料。以下为初始结构以及材料的选择：

随后我进行了默认的评价函数优化的得到了初始结构以及满足题目要求的结构参数如下：

在满足题目所给的RMS半径要求下，我最开始选择了公差等级为Q4的公差条件进行公差分析：

在此我有两个疑问：
1、对于表面的角度偏心，公差表格给的单位是分，zemax给的单位是度，我对其进行了一个换算，不知道这种换算是否正确；
2、对于公差表格中的‘透镜楔角’，我并没有在默认公差以及zemax超级手册这本书中的公差操作数中找到控制此公差的方法，请问大佬们是怎么调控‘透镜楔角’这个公差的。
添加以上公差数据(Q4)后，进行蒙特卡洛分析得到以下分析数据：

对于以上的公差数据的分析，我能够读出来的结果如下：
1、阿贝数公差影响结果最大，厚度公差、不规则度公差次之；
2、评估RMS光点半径我认为是在平均公差的影响下视场为10.5度时RMS的大小，为31.86um<50um满足要求。
我的疑问是：公差分析后除了了解公差影响最大的因素和看RMS大小是否符合要求之外，我们还需要对那些数据分析才能够确定下一步是应该提高或者减小公差级别呢？
对于Q4级别公差RMS改变非常小只有2.1422E-005mm，我下一步采用Q8等级的公差看看效果：

对于以上的公差数据的分析，我能够读出来的结果如下：
1、依旧是阿贝数公差影响结果最大，但是不规则度公差、表面偏心次之；
2、评估RMS光点半径为32.13um<50um满足要求。

对于以上读出的结果，我得到的结论是哪怕是用最低等级的公差依旧能够满足题目要求，这让我有点意外，是否我其中某个步骤或者理解出错了呢？请大佬们解惑。

目前在学雷竞技下载找ray666点vip设计的知识，看到了这个帖子，跟着做一下正好也记录一下。
当时在参考书上看到过风景物镜，上面的例子就是一个单片镜，然后光阑离单片镜有一些距离。
初始结构就是就是一个等双凸的镜片，然后厚度，曲率半径，以及光阑距都设置为变量，使用默认的弥散圆的评价函数，然后优化出来以后轴上以及1视场的弥散圆满足要求，但是中间视场的弥散圆还差点，然后增大了权重也不满足要求，最后发现是像距使用了边缘光线高度求解的问题，把最后一个面厚度设置为变量再优化就满足要求了。

材料的问题一开始用的K9L，然后使用了锤形优化以后系统找的是FK71，价格有些高，然后再看评论的时候看见了一个方法就是，知道了优化方向是折射率变得不多，但是阿贝数是往高的方向走的，然后结合材料的价格表选择了QK3L。
公差分析选择了Q8

通过查看最坏偏离情况看到折射率以及阿贝数公差影响最大

收紧了折射率以及阿贝数公差使其改变降低了

看到各位大佬的分享，作为新人小白也想要分享一下自己完成的设计，如果存在问题，还请各位前辈指教
首先，初始结构我选用的是zebase内的后风景物镜作为初始结构，初始玻璃选用BK7


之后进行焦距的缩放、调整视场和入瞳孔径大小

设置镜头半径和光阑与镜头间的间距为变量，然后进行锤型优化


可以看出球差和彗差，以及色差也很严重，因此，改变玻璃选型，选用H-QK3L，便宜且阿贝数高，再次优化


RMS半径有所改善，但是没有达到要求，想到可以用设置虚面的方式寻找最佳像面来进一步优化rms半径,于是加入虚面进一步优化


可以看到rms半径成功满足要求，下一步进行公差分析，因为结构简单，所以采用Q8组公差进行分析




分析后，可以看到对于表面不规则度比较敏感，但是蒙特卡罗结果显示符合要求，所以不再收紧公差

最终的透镜结构如下

老师好，收藏

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