非球面設(shè)計(jì)文章匯總
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定義 S1$lNB
球面鏡：一般鏡頭中所用的鏡片，都可以看作是球體的一部分，它的表面曲率是固定的。但是在由光軸上同一物點(diǎn)發(fā)出的光線，通過(guò)鏡頭后，在像場(chǎng)空間上不同的點(diǎn)會(huì)聚，從而發(fā)生了結(jié)像位置的移動(dòng)，這就是球面像差。對(duì)于全部采用球面鏡片的鏡頭而言，這是一種無(wú)可避免的像差。它的產(chǎn)生是由于離軸距離不同的光線在鏡片表面形成的入射角不同而造成的。 x$hh H=
非球面鏡：為了校正球面像差而開(kāi)發(fā)出來(lái)的，功能就是通過(guò)修改鏡片表面的曲率，讓近軸光線與遠(yuǎn)軸光線所形成的焦點(diǎn)位置重合。世界上第一支使用非球面鏡的鏡頭是卡爾蔡司制造的，時(shí)間早的嚇人，1901年，但非球面鏡大規(guī)模進(jìn)入民用光學(xué)領(lǐng)域還是在日系廠商開(kāi)發(fā)出低成本制造技術(shù)之后的事情了。非球面鏡片，看起來(lái)也沒(méi)啥不同的。 Zaime
非球面的焦距：等于其面頂半徑所定義的球面透鏡的焦距。焦距是一個(gè)極限值，即無(wú)限靠近且平行于光軸但是不在光軸上的光線匯聚的地方距離主面的距離。所以它與非球面系數(shù)無(wú)關(guān)。 3EkCM_]
ZEMAX MANNUAL定義：旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)多項(xiàng)式非球面是通過(guò)偏差球面（或由圓錐系數(shù)定義的非球面）的多項(xiàng)式展開(kāi)式來(lái)描述的。偶次非球面模型僅用徑向坐標(biāo)的偶數(shù)次冪來(lái)描述非球面。這個(gè)模型個(gè)使用基本曲率和圓錐系數(shù)。面型公式由下式給出。[attachment=107385] h @AKfE!\~
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Conic（公式中的K）：<-1為雙曲面，=-1為拋物面，-1<k<0橢圓面，,=0為球面,k>0扁橢圓面，基本上絕對(duì)值介于10以?xún)?nèi)，相對(duì)好一些，0.0幾或者大于10基本上可以取為0。[1] 7M8oI.?C|
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優(yōu)化方法 Y=83r ]%
優(yōu)化時(shí)，先優(yōu)化球面的半徑 —厚度（空隙）再優(yōu)化conic—— 非球面系數(shù)（一般先低階再高階，視具體情況而定） 透鏡面型變化的很奇怪，可以限制表面slope，或不同視場(chǎng)光線在表面的位置。 %B}<5iO
conic是圓錐系數(shù)，決定鏡面是球面，雙曲，拋物，還是橢球面的參數(shù)，一般會(huì)限制它不過(guò)大，par1是2階非球面系數(shù)，它和圓錐系數(shù)是存在重復(fù)的，所以一般不會(huì)增加這個(gè)系數(shù)的優(yōu)化，直接從par2四階非球面系數(shù)開(kāi)始優(yōu)化。（也有說(shuō)第二項(xiàng)會(huì)嚴(yán)重改變曲率半徑[2]） u1 Z ;n
如果片數(shù)多，又不想全部做非球面，可以使用“工具”，“設(shè)計(jì)”里面的“找到最佳非球面”，從這個(gè)面和它對(duì)應(yīng)玻璃另一面出發(fā)，慢慢優(yōu)化上去。[3] |#(KP
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約束太寬，zemax優(yōu)化圈數(shù)過(guò)多，一圈一圈慢慢優(yōu)化，加約束，球面變?yōu)榉乔蛎娴臅r(shí)候兩項(xiàng)兩項(xiàng)加。[4] Fc&3tw"g
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具體優(yōu)化順序 WwUhwY1o!L
Q：那一般優(yōu)化的時(shí)候是先優(yōu)化k值嗎，效果不好再優(yōu)化高次項(xiàng)？因?yàn)楝F(xiàn)在覺(jué)得優(yōu)化起點(diǎn)不同，可以?xún)?yōu)化出來(lái)好多個(gè)滿足條件的非球面方程，不知怎么判斷哪個(gè)效果最好。。。 0Wkk$0h9
如果你要批量生產(chǎn)，可以先優(yōu)化K值。如果做實(shí)驗(yàn)用，建議直接優(yōu)化4次項(xiàng)，不滿足需求再優(yōu)化6次及、8次、10次。。。判斷的話可以看優(yōu)化函數(shù)和像差，具體要參考你的系統(tǒng)要求。 FP=up#zl
不管是先優(yōu)化K值還是高次項(xiàng)，最后出來(lái)的效果像差都滿足要求，其實(shí)我的意思是優(yōu)化像差是靠高次項(xiàng)來(lái)還是靠K值來(lái)，這個(gè)沒(méi)經(jīng)驗(yàn)，在像差滿足要求的情況下，不知道那個(gè)方程效果好，靠高次項(xiàng)優(yōu)化的話K值一般都很小，比如-0.004什么的,如果靠K值優(yōu)化的話，一般會(huì)大很多，比如-0.55什么的，所以真不知道該怎么選擇優(yōu)化起點(diǎn)的問(wèn)題了。。。[5] {{6 D4M|s
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相關(guān)操作數(shù) )fy-]Ky
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PMLT, PMGT, PMVA, PNGT, PNLT, TETX, TEDX h*>%ou
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如何消除拐點(diǎn)？ ZWmS6?L.
《非球面眼鏡片的像差分析和設(shè)計(jì)》這篇文獻(xiàn)里提到利用鏡片表面矢高微差值約束條件消除拐點(diǎn)，我還是不知道在CODE V里怎么設(shè)置。在ZEMAX里，用FTLT和FTGT來(lái)限制，一般不會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)，特殊除外。 ^/~ZP? %]
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非球面鏡頭的畸變過(guò)大，怎么處理？ ;NMv>1fI
在畸變較大的位置增加視場(chǎng)點(diǎn)，然后控制畸變就好了，非球面盡可能多控制幾個(gè)。[6]
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