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2007-11-01 09:39 |
ZEMAX中的天方夜談
各位網(wǎng)友：
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我正在編寫“數(shù)碼鏡頭設(shè)計(jì)原理的_高級(jí)篇”（第二版）中的“WPS優(yōu)化方法”。我們從事光學(xué)設(shè)計(jì)絕大多數(shù)是從專利或測(cè)繪開始的，這個(gè)初解的合理性值得懷疑？因此優(yōu)化解往往不能令人滿意。WPC方法雖然能得到較合理的初解，但其合理性也有其局限性，另外由于PWC法不同系統(tǒng)千差萬別，列象差平衡方程組與解象差方程組是異常復(fù)雜的過程，且不能隨結(jié)構(gòu)的變動(dòng)動(dòng)態(tài)跟隨，從而使WPC優(yōu)化成了“天方夜談”。 q@~L&{
我在“PWC配套ZEMAX優(yōu)化方法《6鏡焦距自動(dòng)分配通用方法》”中試探討此問題的通解方法，利用高校通用方法來尋找光學(xué)系統(tǒng)的最優(yōu)初解。有人會(huì)耽心，即使很快的找出了光學(xué)系統(tǒng)初解的各鏡PWC值，如何快速的得到各鏡的實(shí)際結(jié)構(gòu)呢？這個(gè)問題已經(jīng)解決，一個(gè)23透鏡的系統(tǒng)只需幾分鐘就可得到所有透鏡的合理結(jié)構(gòu)。 I3:[= ,5
下面是我的思路： L0]_hxE?
在“PWC法建立象差平衡方程組_實(shí)例.doc”中，我們?cè)鴱目傮w設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)，以及校場(chǎng)曲的觀點(diǎn)在ZEMAX里建立了6鏡理想光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。另外也用了2次拆分的方法，及假定前組2正鏡有相同焦距，相同PWC值；后組2負(fù)鏡也同樣處理，從而解出了各鏡結(jié)構(gòu)。但在ZEMAX中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化不能獲得理想的結(jié)果。主要原因如下： |U k"
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由于理想的焦距分配很難獲得，從而各鏡的PWC分配值不能都很�。≒WC大，對(duì)應(yīng)透鏡彎曲大，小間隔就會(huì)產(chǎn)生位置干涉。另外高級(jí)象差大，會(huì)打亂初級(jí)象差平衡狀態(tài)），這是一個(gè)極為辣手的問題。原因在于當(dāng)間隔，焦距分配變動(dòng)時(shí)，PWC初級(jí)象差平衡方程組也是變動(dòng)的，再使其最小也是變動(dòng)的。即這是動(dòng)態(tài)優(yōu)化問題。要想很好的解決這個(gè)問題，就需將其放入ZEMAX中統(tǒng)一考慮。 ]cC[-F[
我處理此問題的步驟是： M9f?q .Bv
1 在ZEMAX中先進(jìn)行總體設(shè)計(jì)（包括同時(shí)校場(chǎng)曲）。 ?$Wn!"EC8
2 在AUTOCAD中找出等校入瞳 l Js <
3 用“PWC法建立象差平衡方程組.EXE”創(chuàng)建此系統(tǒng)的PWC平衡方程組（參考“PWC法建立象差平衡方程組_實(shí)例”）。 m8JR@!t7
4 在Mathematica中解此方程組。 u=NS sTP&
5 以上操作只用于在ZEMAX中創(chuàng)建“6鏡焦距自動(dòng)分配”操作集時(shí)的調(diào)式階段，在調(diào)式中，用PWC平衡方程組中的各項(xiàng)來校核ZEMAX中相應(yīng)操作集。 Q2];RS3.
6 只有操作集對(duì)所有6鏡系統(tǒng)都實(shí)用，《6鏡焦距自動(dòng)分配通用方法》才有實(shí)用價(jià)值。為此理想光學(xué)系統(tǒng)中不允許有光欄，它用等效入瞳去替代。這是很重要的一步。 X$\i{p9jw
7 對(duì)于任意6鏡理想系統(tǒng)，在總體優(yōu)化操作集的前方插入已編好的焦距自動(dòng)分配操作集，就可進(jìn)行焦距自動(dòng)分配的優(yōu)化。 KZ e)K_1[
8 如何創(chuàng)建焦距自動(dòng)分配操作集呢？總體上如下考慮： !.<T"8BUpv
（1） 在結(jié)構(gòu)電子表格的結(jié)尾的隔一行，順序在間隔欄添寫各鏡的PWC初值（等于Mathematica中解出的PWC值） 3!o4)y JWx
（2） 在總體優(yōu)化操作集前方創(chuàng)建初級(jí)象差平衡方程組操作集，并將PWC初值（由后增的間隔欄讀入）代入初級(jí)象差平衡方程組中，且使各初級(jí)象差等于目標(biāo)值。 X$b= {]b
（3） 設(shè)置焦距，間隔，PWC為變量，進(jìn)行優(yōu)化操作即可。 o}'bv
注意：上述方法可用于任意多組元的光學(xué)系統(tǒng)。 >A q870n
由上可見問題的關(guān)建在于如何在ZEMAX中具體實(shí)施創(chuàng)建焦距自動(dòng)分配的操作集，這就是《6鏡焦距自動(dòng)分配通用方法》要介紹的主要內(nèi)容。 n* '<uKpM
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上面的方法是否象天方夜談呢？但它確實(shí)是可行的，我正在做這項(xiàng)工作，估計(jì)一周內(nèi)可解決。 vhT_=: x
象這樣的解決問題的思考方法，在“WPS優(yōu)化方法”中太多了。例如“自創(chuàng)優(yōu)選虛擬玻璃操作數(shù)集合”就可以使虛擬玻璃象真實(shí)玻璃一樣變化，這是非常有用的。 W*:,m8wk
這些光學(xué)設(shè)計(jì)中的奇思妙想是以光學(xué)基礎(chǔ)理論為基石，嚴(yán)警的科學(xué)態(tài)度為根本，對(duì)光學(xué)設(shè)計(jì)有極大的興趣為動(dòng)力，契而不舍的結(jié)果。 b2^AP\: k
相信我的這些設(shè)想，有助于光學(xué)同行開括光學(xué)設(shè)計(jì)的視野，設(shè)計(jì)出更好的產(chǎn)品來。 }Y1>( U
在“數(shù)碼鏡頭設(shè)計(jì)原理的_高級(jí)篇”（第二版）中再見！ V*$L;xbC|
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2007年是11月1日 Ekm7
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