Zemax光学设计(十五) —— 三片摄影物镜(1)

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了Zemax光学设计(十五) —— 三片摄影物镜(1)。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

设计步骤

设计步骤可以分为两步:

1、根据初级像差理论,通过解七个像差方程和一个光焦度方程求解一个初始结构;

       但是这里与 Richard Ditteon 方法不同,这里只解初级位置色差、初级倍率色差以及初级场曲三个像差方程和一个光焦度方程,确定三片物镜的光焦度分配。其余四个像差方程不再求解,简单的将三块透镜取常见的弯曲形状,即第一块取凸平、第二块取双凹(两个半径等值反号)、第三块取双凸(两个半径等值反号)。

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

2、将求解出的初始结构作进一步优化。

       主要通过调整六个初级像差和一个实际像差目标值引导评价函数的方向,使初级像差和高级像差达到平衡。

设计需求

 焦距: 100 mm

 相对孔径:1/4.5

 视场:

初始设计

          在三片摄影物镜中,三块单片的厚度除了要考虑必要的通光孔径外,还需要保证加工和装配中镜片不易发生变形,所以一般不作为校正像差的变量三块单片的六个球面半径以及两个空气间隔可以校正像差和满足焦距的要求,一共有八个变量。除去其中一个变量用来满足焦距的要求,另外七个变量可以用来校正七个像差。

         但是列七个方程去求解太繁琐。由初级像差理论可知,单薄透镜的初级场曲系数、初级位置色差系数和初级倍率色差系数除与玻璃材料有关外,只与光焦度有关所以,对单薄透镜来说,这三种像差只与透镜的两个半径搭配有关,而不对单块透镜的每一个半径做具体要求。

        三片摄影物镜的孔径光阑一般安放在第二块透镜附近,这样的结构趋于以光阑为对称,对于控制倍率色差、慧差和畸变有利。现假设第二块薄透镜的边框就是孔径光阑。

        为求解方便,假定两个空气间隔相等,这个假设意味着放弃了一个消色差的要求,但是在后续优化可以找回来。

构造方程组如下:

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

 构造初始结构

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

 缩放焦距为 后像差曲线:

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

第1次优化

像质要求差的很远,根据已有设计类似设计结果:

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

根据初级像差与孔径和视场的幂次关系,设置初始目标值:

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

系统存在明显的球差、慧差和位置色差。

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

第2次优化

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

球差和位置色差有改善,但是还不够;慧差只有一点改善;倍率色差变差了。

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

 第3次优化

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

 位置色差和球差有很大的改善;倍率色差有所改善,但是还不够;慧差几乎无变化。

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

 第4次优化

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

倍率色差在变好;但慧差基本无变化。

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

 第五次优化

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

 倍率色差变差,慧差几乎无变化。

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

 第6次优化

回看前面几次调整像差的变化情况,最明显的就是慧差的改变不明显。慧差与主光线有关联,畸变更是与主光线有关联,倍率色差与色光的主光线有关联。

因此,试着调整畸变的目标值,连同符号一起改变,观察变化:

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

 慧差此次有了明显的改善;倍率色差变差了;畸变 -1%

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

 第7次优化

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

此次优化后的镜头有了很大的改善,但球差和倍率色差还要稍调整,使边光球差封口(为0),使不同视场的倍率色差更均衡。

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

 第8次优化

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

本次目标值为一点一点试出来的,本次优化后像质有了很大的改善。

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

zemax光焦度分配,光学设计,算法,机器学习,python

 文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-741927.html

到了这里,关于Zemax光学设计(十五) —— 三片摄影物镜(1)的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • 你真的懂面形误差PV和RMS的计算方法吗?均方根(RMS)与方差、标准差有什么区别?Zemax中的波前RMS是什么?(光学测量、光学设计必看)

    本文讲述了光学加工和检测过程 中, 元件面形误差PV和RMS的计算方法 , RMS与方差、标准差有什么区别 ,以及 Zemax中的波前RMS是怎么计算的、与上述RMS有什么差异 等。属于光学检测必看的知识点。 PV是英文单词Peak-to-Veally(从峰到谷)的缩写,表示元件面形误差矩阵  中元素

    2024年02月04日
    浏览(45)
  • 光学 | 联合Ansys Zemax及Lumerical应对AR/VR市场挑战

    当前的增强现实和虚拟现实(AR/VR)市场涵盖了广泛的应用趋势,设计人员和各企业在努力寻找非传统解决方案,以满足主流消费者不断变化的需求。 对于AR头戴设备等可穿戴解决方案,设计思路通常源于对小巧轻量化系统的需求,因此它们不仅佩戴舒适,甚至外观也很时尚

    2024年01月16日
    浏览(49)
  • Zemax非序列中分光镜的设计方法

      分光镜有各种类型,在使用时,主要的因素包括 入射角 、 偏振态 和 波长 ,实现将入射光分为反射光和透射光。在非序列中的实现,主要通过设计分光板的膜层参数来实现分光作用,当然,与此类似的还可以设计结构和膜层实现滤波器件的作用。 对于 分光膜 ,主要是通

    2024年02月02日
    浏览(36)
  • Ansys Zemax | 手机镜头设计 - 第 2 部分:使用 OpticsBuilder 实现光机械封装

    本文是3篇系列文章的一部分,该系列文章将讨论智能手机镜头模块设计的挑战,从概念、设计到制造和结构变形的分析。本文是三部分系列的第二部分。概括介绍了如何在 CAD 中编辑光学系统的光学元件以及如何在添加机械元件后使用 Zemax OpticsBuilder 分析系统。展示案例是来

    2024年02月11日
    浏览(38)
  • Ansys Zemax | 设计抬头显示器时要使用哪些工具 – 第二部分

     本文为使用OpticStudio工具设计优化HUD抬头显示器系统的第二部分,主要包含演示了如何使用OpticStudio工具设计分析抬头显示器(HUD)性能,即全视场像差(FFA)和NSC矢高图。 (联系我们获取文章附件) 在第一部分中,我们主要介绍了如何以逆向方式对于HUD系统进行建模,下

    2024年02月09日
    浏览(46)
  • Ansys Zemax | NSC 非序列矢高图用户分析

    本文介绍如何使用 NSC 矢高图用户分析功能在非序列模式下测量和显示对象的矢高。了解此功能的基础知识,包括如何设置复杂 CAD 零件的文件以获取特定面的矢高值。 (联系我们获取文章附件) 介绍 OptocStudio 的序列模式具有表面矢高分析功能,该功能将表面从局部顶点的矢

    2024年02月07日
    浏览(36)
  • ZEMAX | 在OpticStudio中建立扩增实境(VR)头戴式显示器

    扩增实境(AR)系统为多道光路的构架和自由曲面(free-from optics)的使用提供了良好的示范。这篇文章说明了如何在序列模式中,使用楔形棱镜(wedge-shaped prism)和自由曲面建立头戴式显示器(HMD)。我们将以三个示例档案演示不同阶段的模型建立。 下载 联系工作人员获取

    2023年04月15日
    浏览(32)
  • Ansys Lumerical Zemax Speos | CMOS 传感器相机:3D 场景中的图像质量分析

    在本例中,我们介绍了一个仿真工作流程,用于在具有不同照明条件的特定环境中,从光学系统和CMOS成像器的组合中分析相机系统的图像质量。此示例主要涵盖整个工作流程中的Ansys Speos部分。该光学系统采用Ansys Zemax OpticStudio设计,并导出到Ansys Speos进行系统级分析。CMOS成

    2023年04月08日
    浏览(80)
  • 摄影光学与真实镜头详解【相机成像原理(三)】

    数码摄影的基础流程: 为什么我们要学习摄影光学? 理解了摄影光学才能通过成像全链路优化得到更好的成像结果,如下图所示上面一行是未优化的,下面一行是优化后的, 如下图,图片经过全链路优化,①表示光学部分,②表示传感器部分,③表示后处理部分, 1、近轴

    2024年01月18日
    浏览(41)
  • 基于java摄影网站设计与实现

    摘 要 随着时代的进步,社会生产力高速发展,新技术层出不穷信息量急剧膨胀,整个社会已成为信息化的社会人们对信息和数据的利用和处理已经进入自动化、网络化和社会化的阶段。如在查找情报资料、处理银行账目、仓库管理、科研生产等方面,无不需要利用大量的信

    2024年02月14日
    浏览(43)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包