這里想展示一個如何用初級像差設計物
鏡頭的一個過程,PWC方法結合現代設計
軟件和其強大的編程能力,其潛力可能超過很多人的想象。下面這個設計非常簡單,但是只靠軟件那也是白搭。
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MsHV% 設計要求:
eso-{W,D M~7Cb>%< 對一個單模
光纖出射的
激光進行準直,
波長為632nm,NA=0.15,芯徑10um,出射
光束口徑為18mm,性能達到衍射極限。
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|!c 其實這就是實現一個
焦距為60mm的聚焦鏡頭;大家都知道,對于單片
透鏡是無法矯正球差,對于這個案例,至少需要2片;盡管這個設計很簡單,但如果完全交個軟件做,看它會產生什么結果,用收斂速度最快的CodeV實驗下,直接對2塊BK7平板進行
優(yōu)化,控制
系統總長在80mm以內。
"iGQ1#6|d c&P/v#U_ 圖1 光瞳及邊界條件
圖2
圖3 layout
默認評價函數N次優(yōu)化后直到跑到軟件極限,得如下結果
圖4 軟件自己優(yōu)化結果
從結果來看,軟件還是很傻的,這么多變量,竟然一個初級球差都矯正不了,當然有很多手段稍微添加點約束,就可以領軟件跑向康莊大道直奔目標;下面我用OSLO展示下如何在短短幾分鐘之內,如何快速利用初級像差理論快速完成這個設計,為什么用OSLO呢,因為我的算法都在它里面實現了,因為它的編程語言C我太熟悉了。
還是從2塊平板出發(fā),系統NA為0.15,我們約束第一塊透鏡的第一近軸出射角度為-0.22,這樣的目的很明確,第二片負透鏡就是用來補償第一片的欠矯正球差,此為+-結構,為什么不采用-+結構,因為這樣對于物方無窮遠的負透鏡來說,要貢獻足夠量的過矯正球差,其透鏡形狀會彎曲的很厲害,這種結構盡量避免,但要為了增大后工作距離就另當別論了。
a~J!G:( 圖5兩塊初始薄平板
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